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近日，国际大科学项目“人工合成酵母基因组计划（Sc2.0 Project）”在国际顶级期刊Cell 及其子刊以封面文章和专刊的形式发表了项目二期研究成果。

作为“人工合成酵母基因组计划”的国际协调人，英国曼彻斯特大学的蔡毅之教授自项目发起初期便深度参与其中，在项目研究及多团队协作等方面承担了重要工作。2011年，蔡毅之教授邀请华大加入此项大科学项目，并带领团队与华大合作开展酵母2号、7号染色体的从头设计与合成工作。

今天，我们有幸邀请到蔡毅之教授，谈谈他对Sc2.0项目本期成果发布的看法，以及与华大开展合作的体会。

问：据悉，在杰夫·伯克（Jef Boeke）发起“人工合成酵母基因组计划”后，您作为项目的国际协调人，向华大研究团队介绍这项大科学项目。请问您当时为什么选择邀请华大加入？

蔡毅之：这个项目最初其实是约翰斯·霍普金斯大学的一个本科生课程，就是本科生合成小片段的DNA，是一个非常好的课题，但是进度很慢，花了好多年才合成了最小的一个片段。我到了约翰斯·霍普金斯大学之后，认为这应该变成一个国际合作的项目。

当时杨焕明院士刚好也想到一块去了，他觉得“读”基因组，就像我们读一本书一样，从第一页读到最后一页就可以说是读完了。但是“写”有无穷无尽的可能性，你可以写不同的版本，你可以写无数次。当时华大在基因组测序领域已经做到了世界领导的地位，杨老师也在思考华大的下一个目标是什么。

于是，我回国跟杨老师聊了这个项目，得到他的大力支持。所以就像人类基因组计划一样，华大也参与到Sc2.0项目中来，一开始只负责一点点，后来就变成做了好几条染色体。通过这个过程，华大为国际联盟作出了贡献，同时，华大本身也开拓了一个全新的领域——合成基因组学。所以，这是一项国际共赢共利的合作。

问：您带领研究团队与华大共同完成了酵母2号、7号染色体的从头设计与合成工作。在合作过程中，华大团队是否有让您印象深刻的故事可以分享？

蔡毅之：沈玥在我的实验室读博期间，负责酵母2号、7号染色体的合成工作。这是一件非常有挑战性的事情，因为英国的博士学制很短，让一位博士生在这么短的时间内做两条染色体的合成工作，不仅在当时是闻所未闻的，现在也没有这种事情。

所以当时就会有很多议论，我和沈玥顶着比较大的压力说我们试一下，结果沈玥非常勤奋，共同参与这个项目的其他华大的同事和学生也都非常勤奋，他们是真的很投入工作。今天我们看到酵母2号染色体的研究成果上了2017年的Science 封面，7号染色体的研究成果这一次上了Cell Genomics 封面。我想这也归功于华大团队跟我的实验室配合非常齐心协力，大家就是想一起把事情做好。

问：您作为国际协调人，深度参与该项目的研究攻关与团队协作工作。请问在您看来，Sc2.0项目所取得的成果对合成生物学领域未来的发展有何意义？

蔡毅之：Sc2.0项目是在12年前发起的，目标是合成世界上第一个人工设计的真核生物全部染色体。目前，整个项目取得的成果，不管是在生物研究方面还是生物科技方面，都是极具里程碑意义的。我可以打个比喻，华大在20年前参与测序了第一个人类基因组，那是一个“读”基因组的过程，而Sc2.0项目是“写”基因组的工作，从“读”到“写”是一个巨大的跨越，因为当你开始写的时候，才是真正对一个话题、知识的认知程度的验证。

同时，Sc2.0项目由14家国际顶尖的研究所紧密合作，且项目所取得的研究成果无偿供国际科研机构使用。可以说这是我们一起“写”，也一起“用”的一个项目。

问：Sc2.0项目从2017年发布首期成果到本次发布二期成果，请问项目下一阶段的目标是什么？国际联盟接下来还有哪些需要重点攻关的方向？

蔡毅之：“写”是一个无止境的过程。以酵母染色体来说，一开始我们只是尝试能不能写一段，结果发现写得非常好。于是我们接着写了几个章节，也写得很好，发表了项目的第一期成果。这一次的新成果相当于我们写完了所有16个篇章，并且还加上一个特殊的tRNA染色体篇章。那么下一个目标就是，我们能不能把现有的17个篇章真正合并到一本书里？如果能把这些不同的染色体合成一个基因组，便会是我们的下一个里程碑。

接下来，我认为有两个重点方向，一是能否将现有的合成技术往其它领域拓展，二是能否以其它方法重新构造酵母。我觉得这些都是非常有意思的，后续有很大的潜力空间。

问：就现阶段而言，Sc2.0项目的研究成果能够如何进行应用？

蔡毅之：我们现在已有的酵母菌，都是有“超能力”的。为什么是“超能力”？因为我们给它放了一个系统，叫做SCRaMbLE。这个酵母平时跟野生型酵母是一样的，但是在需要的时候，它可能就像变形金刚一样，可以重组自己的基因组，产生不同的排列组合，我们就可以看哪一种排列组合能在特定的环境里面生长得特别好。放到工业应用上，当自然菌株不耐高温、不耐盐碱度或酸碱度的时候，我们这个酵母就可以发挥它的“超能力”，这是一个非常触手可及的应用。

另一方面，现在有很多天然产物，比如具有抗疟疾作用的青蒿素，都是从非常稀有的植物或深海的微生物中提取出来的。那么如果我们通过和华大合作，对这些稀有物种进行测序，把相应的基因放在合成染色体上，就可以大量的产生这些药物。我们团队也一直在和盖茨基金会合作研发治疗结核病的新药，我认为这些都是非常有前景的应用方向。