乔治教堂高耸于大多数人。 他有着中土世界巫师的长长的灰胡须，他一生的工作-与DNA纠缠在一起并研究生活的秘密-距离深奥的魔术世界还很远。 这位63岁的遗传学家经营着世界上最大，资金最雄厚的实验室之一，总部位于哈佛大学医学院新研究大楼新玻璃大楼和钢结构大楼的二楼。 他还担任顾问，为数十个项目，财团，会议，部门和初创公司提供支持，并以使命为使命，共同推动无障碍环境的发展-从制造生物机器人到复活猛mm象。 在一个有雾的八月早晨，他想和我谈谈我自己生活的界限。
教会是该计划的负责人之一，该计划被称为“基因组计划写入”（GP-Write），该计划组织了全球数百名科学家的努力，他们致力于从不同生物体合成DNA。 该小组仍在争论人类DNA合成应该走多远，但是丘奇-站在办公室里，穿着皱巴巴的运动夹克，身着窄讲台，而不是桌子，他说，他的实验室已经对此做出了选择。问题：“我们希望在未来几年中合成人类基因组所有基因的修饰版本。”
他将设计和创造人类DNA的长链，而不仅仅是剪切和粘贴小片段-由于采用了CRISPR等最新技术，类似的做法现在已类似于常规，它使科学家能够廉价而轻松地编辑DNA-而是覆盖可以与之连接的染色体关键部分自然起源的基因组。 如果成功的话，它将是细菌和酵母基因组的复杂性上令人兴奋的飞跃，迄今为止，科学家们一直在合成细菌和酵母的基因组。 丘奇说：“我们计划的事情要远胜于CRISPR。” “这就像编辑一本书和写一本新书之间的区别。”
教会希望在撰写他的书时改变其历史。 Church希望替换选定的核苷酸（分散在染色体上的ACGT生命符号），并在转码过程中将T替换为A或将C替换为G，Church希望创建能够抵抗病毒的细胞。 他说：“就像艾滋病毒或乙肝一样。”
“感冒了吗？” 我问。
他点了点头，并补充说他们已经设法对细菌进行了转码，使其对病毒免疫。 他说：“我们在2016年的工作中对此进行了描述。”
丘奇和其他致力于人类DNA合成的研究人员在GP-Write框架内创建了自己的项目-人类基因组的项目记录（Human Genome Project-Write，HGP-Write）。 他的成功前景是，生物学家在生物工程学的帮助下，激烈地讨论了治疗疾病，创建细胞乃至整个器官的潜力。 由于技术难题，高昂的成本和实用性问题，批评家们若有所思地挠头。 美国国立卫生研究院院长弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）承认，完整的人类基因组合成是真实的，但他不了解这项冒险的含义。 他说：“我认为，如果您有足够的时间和金钱，这是可能的，但是为什么要这么做呢？ 如今，CRISPR等技术的价格更加便宜。”
随之而来的问题是，将具有强大功能的技术用于具有基本生活守则的游戏。 从理论上讲，科学家将有一天能够像在计算机上编写代码一样，使人类或任何基因组的基因变得容易，将DNA的数字拷贝从某人的笔记本电脑变成活细胞甚至智人。 考虑到争议，丘奇和他的HGP-Write同事坚持认为，他们的目标不是建立新的人，尽管对DNA进行大规模变更所需的无礼足以引起争议。 斯坦福大学生物伦理学和律师亨利·格里利说：“如果有人在食物中添加不同种类的基因，人们就会感到不高兴。” “在这里，我们谈论的是对生活的彻底改写？ 是的，在这里头发直立，他们会怀着敌意来感知它。”
但是，尽管有刺刀，教会和团队仍在向前冲。 他说：“我们要从人的Y染色体开始，”他说的是男性染色体，他解释说，该染色体在所有23条染色体中具有最少的基因，因此最容易创建。 但是他不想合成任何Y染色体。 他和研究小组希望使用从一个真实的人（从我这里）获得的该染色体序列。
“你能做到吗？” 我绊倒了，我问。
他说：“当然，在您的允许下，我们可以做到。”他回忆说，使用基因组很容易，因为该基因组以数字方式存储在他实验室的计算机中，这是他在2005年启动的“个人基因组计划”项目的一部分。 （个人基因组计划，PGP）。 PGP吸引了成千上万的人，他们同意将他们的完整基因组贡献给研究人员和其他任何人都可以访问的开放数据库。 我也为这个项目提供了我的基因组。
经过我的许可，在键盘上敲了几次键，Church就可以轻松打开我的Y染色体的数字绘图。 然后，他实验室的科学家将能够对其进行合成，但有所不同：他们对我的序列进行了重新编码，使其能够抵抗病毒。 如果它们成功了-并且他们可以重新编码所有其他染色体并将它们引入人类细胞，并且这是两个大的“ if”-从理论上讲，它们将能够将这些“校正过的”细胞植入我的体内，如果幸运的话，它们将在其中繁殖。会改变我身体的机能并降低病毒感染的风险。
但是我们正在超越自己。 目前，Church只是想对我的Y染色体进行转码和合成。 “完成后，一小部分您将被存放在冰箱中。” 我的优化版本，有一天可以融化-十年或十万个融化。 丘奇说，到那时，科学家将能够更深入地操纵我的基因组。 他将使我变得更强大，更快或更聪明。 他们也许可以为我创建一个全新的版本。 谁知道将来会发生什么？
合成生物学是一个致力于理解和重建生命基本组成部分的领域，起源于1970年代，当时由斯坦福大学生物化学家保罗·伯格（Paul Berg）领导的研究小组在从生物体（从细菌到人类）中切割短的DNA序列并将其插入到人类体内的技术方面取得了重要发现。其他（通常是细菌）。 这种做法使科学家能够使用微生物细胞系统来生产蛋白质，这种蛋白质在某些情况下已成为成功的药物，例如
Epogen ，它可用于刺激贫血，透析或环法自行车赛患者红细胞的产生。
大型合成生物学开始于2000年初，当时科学家开始合成整个病毒。 2010年，J。Craig Venter研究所的一个团队创建了第一个合成的自我复制细菌细胞。 但是到目前为止，还没有人能接近GP-Write或HGP-Write的宏伟计划，因为它们的名字来源于人类基因组研究的原始项目，Human Genome Project，这是一个庞大的企业，它以2.7美元的价格对构成人类基因组的30亿对基因进行了测序。十亿美元的纳税人钱。 （由克雷格·文特（Craig Venter）领导的第二个私人项目的成本要低得多。 遗传学家安德鲁·赫塞尔说：“我们认为HGP-Write项目是人类基因组计划的延续。”遗传学家安德鲁·赫塞尔（Andrew Hessel）是GP-Write和HGP-Write的创始人之一，曾是Autodesk生命科学部门的研究员。
是54岁的Hessel瘦长的男人，留着短刺的胡须，三年前，当我来到他在加利福尼亚索诺玛市俄罗斯河旁的小巧，吸引人的小屋中拜访他时，他第一次告诉我这个研究人类基因组的新项目。 Hessel在一个大雾的夜晚在木炉旁喝红酒，Hessel讲述了他在1990年代后期在Amgen的职业生涯，分析了一个私人风险投资项目的数据。 “甚至当我们完成HGP-Read（人类基因组阅读项目）时，”他使用他们对人类基因组项目的简短称谓说，“我已经很期待如何开始创造一些东西。 我等待着等待，但是什么也没发生。 想象力不足。 这项技术已经达到了一定的发展点，但是没有人继续前进。” 他看到了CRISPR和其他基因编辑技术的出现，但是他们并不满意。
2015年，Hessel认真决定接受基因组编辑项目，并要求Church帮助组织该计划，该计划被称为GP-Write（和HGP-Write）。 丘奇坚持认为，他们需要聘请另一位杰出的合成生物学家，纽约大学的杰夫·波克。 该小组的目标从帮助开发更快，更便宜地工作的技术到开发综合生活的道德平台。 他们已经对弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）和其他人有关人类基因组合成的问题有了答案-为什么这样做？ Hessel，Church和公司讨论了影响整个基因组的重大变化的潜力，这些变化可用于开发抗病毒细胞，合成器官和新药。 但是他们画线时没有激活
种系细胞中的基因组，从而能够改变我们传给孩子的基因。 赫塞尔坚持认为：“我们不会创造婴儿，我们只会编辑基因组。” “创造合成婴儿的真正工作将留给下一代。”
去年五月，GP-Write在纽约基因组中心举行了首次公开会议。 为期两天的会议吸引了来自10个国家（包括中国，日本，英国，加拿大，新加坡和美国）的250位科学家，伦理学专业人士，律师，业余科学家，艺术家，政策制定者和公司。 已经有标题为“使用等温放大阵列扩展人工基因序列”或“预测和了解控制系统”的报告。
在会议上，对试点项目进行了介绍，该项目得到了组织的考虑或实施的支持。 例如，哥伦比亚大学的哈里斯·沃恩（Harris Vaughn）希望通过生物工程来改变哺乳动物的细胞，使它们成为营养工厂，产生人类必须作为食物消费的关键氨基酸和维生素。 科罗拉多大学的梅德福大学的另一个项目旨在编辑植物基因组，使它们能够过滤水或检测化学物质。 在会议上，她展示了被爆炸物识别灌木丛包围的机场框架的图像。
去年，当纽约大学Boeke实验室宣布在16个构成酵母基因组的人工染色体中完全创建了6条人工染色体时，GP-Write运动取得了最新的突破。 Boeke计划在今年年底之前完成所有16条染色体的合成。 他说：“我们正在努力阐明，现代化和重制酵母的遗传图谱。” “在合成所有16条染色体后，我们计划创建一个正常工作的酵母细胞。”
这将是一个了不起的成就，但是考虑到酵母的基因数量是人类的四倍，这仍然不能近似于合成整个人类基因组甚至整个人类基因组这一艰巨的任务。 酵母16条染色体中最长的一条包含大约一百万个配对碱基。 成对的碱基是重复的遗传字母，以阶梯的方式沿着DNA双螺旋的每个片段延伸。 Y染色体包含5900万个配对碱基，是23条人类染色体中最短的一条。 一些科学家估计，记录整个30亿对配对碱基的整个人类基因组，可能要花费30亿美元，这不仅不切实际，而且并非必需。 “我们不必重写所有内容”即可严重改变染色体，” Church解释说。 “只有重要的部分。”
2002年，作为我们杂志试图向人们解释和推广新型基因测序技术的一部分，我成为第一批对其基因组进行测序的人之一。 然后我的基因组似乎非常个人化，并承诺会揭示我健康的秘密，这些秘密深深地藏在我的DNA中。 作为本文的一部分，Sequenom为我测试了数百种与疾病风险相关的DNA标记，从阿尔茨海默氏病和高血压到某些类型的癌症。 例如，来自塞奎农（Sequenom）的科学家在我的第六条染色体中发现了一个突变，该突变后来与心脏病发作的风险略有增加有关。 就像许多人的基因组已通过23andMe等服务进行了测序一样，我记得此信息时会加上“很高兴知道”的注释。 十五年后，心脏病发作为零，我看着自己的HGP-Write项目，思考着如何知道为了改善我的一小部分被复制和转码了。
去年夏天与Church会面后，我在哈佛大学魏斯工程学院的会议室里会见了他的团队，受到生物学的启发，生物学是一种奇妙的钢和玻璃结构，位于Church的主要实验室大楼后面。 该团队有四名研究人员和一名来自阿尔巴尼亚的博士后，现年32岁。 他非常认真的Hisolly头发扎着辫子，引导我完成了创建Y染色体的整个过程。
Hisolly解释说，基因合成始于研究人员在计算机上发现遗传序列的事实。 在发光的屏幕上，她向我显示了一段序列，看起来像这样：
CGG CGA AGC TCT TCC TTC CTT TGC ACT GAA AGC TGT AAC TCT AAG TAT CAG TGT GAA ACG GGA GAA AAC AGT AAA GGC AAC GTC CAG GAT CGA GTG AAG CGA CCC ATG AAC GCA TTC ATC GTG TGG TCT CGG GAT CGG GAT CAG GCT CTA GAG AAT CCC CGA
...等等。 Hisolli解释说，Church的团队没有在我的Y染色体上合成每个核苷酸，而是将精力集中在遗传
密码的各个单元上，这些
密码决定了细胞产生哪种氨基酸（最终是蛋白质）。 每个密码子最多包含三个核苷酸（例如ATG或TCC），Hisolly和研究小组希望，通过互换密码子中的某些核苷酸，他们将能够在整个基因组的规模上进行改变，从而使细胞对病毒具有抗性。 对目标密码子进行转码后，Hisolli会将遗传图谱发送给Integrated DNA Technologies，后者会生成定制的真实DNA小片段，即
寡核苷酸 。 然后，公司将干燥并冷冻这些寡核苷酸，然后将其送回Hisolly。 他和他的同事将以更长的顺序加入获得的片段，每个新片段将它们向完成的染色体移动一步。
至少，这样的计划-可能需要一年的时间才能完成。 同时，我请Hisolli对DNA编辑的工作进行一次不太雄心勃勃的演示。 一开始，她不想做她认为简单的事情。 但随后他同意了，我们选择了我第六条染色体上的DNA片段，该片段含有我先前的基因检测所鉴定出的突变，该突变与心脏病发作的风险很小有关。 为了创建此基因片段的新的改进版本，Hisolly修复了计算机上的危险突变。 她还对这段DNA进行了转码，以使其能够抵抗病毒-只是为了秩序。 然后，Hisolly从公司订购了转码后的DNA片段，几天后他到达了。
获得了该片段后，研究人员对其进行了克隆，并将其置于
大肠杆菌 （一种众所周知的细菌）的细胞质中。 遗传学经常利用大肠杆菌快速繁殖的能力。 几天后，大肠杆菌产生了我改变后的染色体的足够数量的副本，Hisolly向我发送了含有这些小碎片的培养皿中细菌的照片。 尽管我看不到这些纳米级粒子。 但是我可以看到细胞内散布着绿色的发光滴。 这些液滴是由来自水母的荧光
报告基因复制的，科学家们一直在使用该
报告基因来标记基因。 这种肮脏的棕绿色微生物汤，上面覆盖着发光的斑点，与我所能辨认的版本相距甚远，但我做鬼脸，想象着有一天我可以在皮氏培养皿中看完更完整版本的基因组图让我想起
创建合成迷你模型的最后一步是在应存储基因的那些细胞中替换已校正的基因。
但并非全部-科学家利用我的白细胞创建诱导性多能干细胞（iPSC），这些干细胞可以生长并成为我体内的任何细胞。 （Cellular Dynamics International是一家为制药公司和机构创建干细胞的公司，在威斯康星州麦迪逊市处理生物工程方面的问题。有一天，这些细胞可以被引入我的体内，希望它们能够改变其工作方式，但是到目前为止，“将编辑后的细胞放入体内是一项极其艰巨的任务，” Hisolly说。 -在许多组织中，您可以直接直接进入细胞并观察一小部分是否可以存活和壮成长。或者，您可以将血液干细胞注入静脉，看看它们是否可以靶向骨髓或胸腺”。在这项技术发展之前，我编辑的单元格将被冻结存储，以便将来我或其他人与他们联系。丘奇警告说，大规模的基因组合成技术仍在不断涌现，昂贵且复杂。 GP-Write尚未获得有意义的投资，尽管诸如Church和Bokecke之类的单个实验室已经获得了政府机构的资助，例如美国国家科学基金会和五角大楼研发部门DARPA。到目前为止，我不希望在不久的将来能够获得我的转码后的Y染色体-或Hisolly在我的第六条染色体上进行的微小校正-作为植入物。但是，如果可以解决许多道德和技术问题以及安全问题，它们将被深度冻结。不过，我不知道有一天有可能使用此基本代码，这使我成为我的身份。我正在用双手使用这种技术来开发新药或在全基因组范围内进行DNA调节，从而可以预防疾病，只要它是安全的并且没有故意的负面影响-这是一个很大的“如果”。但是，如果我们克服了治疗障碍，我想知道我将如何应对我或我的孩子会变得更好，变得更强或更聪明的事实。我再说一遍，如果这是安全的并且切实可行，我怀疑很多人会轻易同意升级，尽管我不得不怀疑是否会出现新的，改良的基因组的出现-我们将使用全基因组转码或CRISPR等技术-那个我们将彻底改变。在接下来的几十年和几十年中，这将变成什么-人们只能猜测。哈佛大学的生物工程师帕姆·西尔弗（Pam Silver）表示，但是现在已经在制造工具，使我们不仅可以做一些新的改进，还可以做更多的事情：“只有您的想象力会限制您。”她从事GP-Write项目的工作，该项目的重点是人们通过食物摄取氨基酸的生产。她的观点得到了波士顿大学名誉教授遗传学家查尔斯·坎托（Charles Cantor）的支持，他在2002年帮助我在Sequenom参与了我的DNA测序。康托尔认为，科学家和伦理学家太胆小。 “当我想象编辑基因组时，”他说，“我想考虑人们可以在哪些不同类型的作品中撰写作品。就我个人而言，我喜欢小说-提出全新的基因组，例如，创造从光合作用或步行植物中获取能量的人。”研究人员正在认真考虑可以抵抗病毒或步行植物的细胞这一事实，这对于诸如Church，Hessel和Boeke之类的科学家以及像Hisolly这样的年轻研究人员而言，在公共场合分享他们的工作以及提高他们的工作水平就显得尤为重要GP-Write等项目-透明地工作，并尽可能遵守标准。美国国立卫生研究院伦理，法律和社会后果研究主任尼科尔·洛克哈特（Nicole Lockhart）说：“我认为，公众应该放心科学家对此进行考虑，而不仅仅是采取疯狂的天才之类的事情，”或者，正如Hessel所说：“也许我们无法阻止坏人使用这项技术，但由于它会以某种方式出现，因此最好公开讨论。”在我最后一次访问实验室时，我问Hisoli，他们下次完成我的Y合成时会经历哪条染色体。“我们还不知道，”她说。也许剩下的21条或22条小染色体之一。教会鼓励她和她的团队尝试使用X染色体的机会。Hisolly说：“但是现在要太多了，” Hisolly说，因为她体内的基因多10倍，而且比Y大得多。我仔细地问她，在该染色体和其他染色体可创建转码后的人工人类基因组的残基。“我们可以用你的，”她说，在转身继续工作之前几乎没有对我微笑。