科学家为工业生物体开发新的生物防护方法

曼彻斯特大学曼彻斯特生物技术研究所(MIB)的研究人员开发了一种新的生物防护方法，用于限制工业过程中使用的基因工程生物体的逃逸。

在《自然通讯》杂志上发表的一篇论文中，该论文的主要作者StefanHoffmann博士和PatrickCai教授发现，通过在面包酵母(酿酒酵母)的基因组成中添加雌二醇控制的不稳定结构域降解决定子(ERdd)，他们可以可以控制生物体的生存。

去稳定结构域(DD)降解决定子是蛋白质中允许降解的一个元件，除非存在特定的配体(与DD降解决定子结合的小分子)来稳定它。研究人员对酵母进行了改造，使其能够降解生命必需的蛋白质，除非存在雌二醇(一种雌激素)。没有雌二醇，酵母就会死亡。

这种新的基因遏制技术与以前的技术不同，它直接针对必需蛋白质。即使与野生型生物体相比，它也不会对生物体功能产生有害影响，并且即使在100代之后，它仍然是基因组的活跃部分。

为了实现这一目标，研究人员用ERdd标签标记了775个必需基因，并筛选了所得生物体的雌二醇依赖性生长。通过这次筛选，他们确定了SPC110、DIS3和RRP46三个基因作为合适的靶标。改良酵母在雌二醇存在的情况下生长良好，而在雌二醇缺失的情况下则无法生长。

合成基因组学系主任PatrickCai教授表示：“安全机制对于工程生物学等新兴技术的部署至关重要。生物防护系统的发展将有效地将与新兴技术相关的风险降至最低，并保护研究人员和”

工程生物学是一个相对较新但正在不断扩展的科学领域，它允许工业界利用酵母和细菌等微生物来廉价而高效地生产增值化学品。然而，由于微生物通常经过基因改造以提高功效，因此如果微生物逃逸到自然环境中就会成为问题。

为了确保转基因生物不会逃出实验室环境，美国国立卫生研究院设定了严格的逃逸率阈值。目前，大多数遗传保障措施依赖两种方法之一来保持在指导方针范围内：要么通过营养缺陷型工程，即生物体依靠其环境中存在的特定代谢物来生存，要么通过“”基因，其中生物体本身会产生一种毒素，如果不满足某些条件，就会杀死它。

虽然这些方法通常在遗传上稳定且有效，足以满足NIH指南的要求，但它们的功效确实有一些警告。在依靠代谢物维持生物体的情况下，这种代谢物也可能在野外发现，并且不能确保生物体一旦逃脱就无法生存。对于“”基因，由于这是对生物体的直接威胁，因此在几代人之后，该基因可以选择性地突变并变得不活跃，从而使其无法有效控制。

霍夫曼和蔡描述的新生物遏制方法可以与现有方法结合使用，以增强其有效性并提供更强大的逃逸频率。即使用作唯一的生物防护方法，它也能提供<2x10-10的逃逸频率，远远超过NIH小于10-8的逃逸率指南。