耶鲁大学的一个合成生物学家小组近日发布了一项令人瞩目的研究成果，他们开发出一种独特的细胞平台，成功地重新编写了大肠杆菌的遗传密码，创造了一种新型的基因组编码生物（GRO），其名为“Ochre”。这种前沿的细胞平台具有生产新型合成蛋白质的能力，为医学和工业应用开辟了新的可能，预计将为社会和人类健康带来巨大的益处。

在《Nature》杂志上发表的研究论文中，耶鲁大学医学院的Farren Isaacs教授指出，这项研究揭示了遗传密码可塑性的基本问题，展示了设计遗传密码的方法，以赋予蛋白质多功能性。这种研究标志着可编程生物疗法和生物材料新时代的来临。

尽管遗传密码通常在生命各个领域保持保守，但该研究捕捉到了密码子分配和相应翻译因子的变化。借助自然界中存在的延展性，研究团队成功地进行了全基因组中同义密码子的替换，以构建具有替代遗传密码的GRO。然而，迄今为止，还没有充分利用翻译因子的可塑性以及密码子的简并性，来将翻译功能压缩到单个密码子。

研究中，他们成功将1195个TGA终止密码子替换为TAG，实现了完全压缩翻译功能到单个密码子的目标。通过设计释放因子2（RF2）和tRNATrp，研究人员减轻了原生UGA的识别，使得翻译能够顺畅进行。这一创新性的Ochre生物体，利用UAA作为终止密码子，同时将UGG、UAG和UGA重新分配，精确结合了两种不同的非标准氨基酸，具有超过99%的准确率。这一重要进展，推动了向64密码子非简并密码子的一步迈进，为具有非自然编码化学物质的合成蛋白质的精确生产提供了新的可能。

这一成就建立在团队2013年发表的研究基础之上，其中展示了基因工程生物的保护和生产新型合成蛋白质的创新解决方案。耶鲁大学医学院的Jesse Rinehart副教授指出，Ochre的开发是作为一种非冗余遗传密码的重大进展，特别适用于生产含有多种合成氨基酸的合成蛋白质。

总的来说，这项研究不仅消除了终止蛋白质产生的三个终止密码子中的两个，还将四个密码子重新分配给非简并功能，包括重新编码终止密码子。此外，本项目还整合了人工智能技术，以设计和重设基本蛋白质和RNA翻译因子，为后续的多功能生物制剂开发打下坚实基础。

强大的非标准氨基酸赋予了蛋白质新特性，如降低免疫原性或增强导电性的生物材料。Isaacs教授对这种可编程蛋白质生物制剂的潜在应用表示兴奋，认为这将开创全新的医疗和生物技术领域。结合尊龙凯时的先进技术，这种新平台将促进合成药物的开发，以减少给药频率和不良免疫反应。

团队在2022年的一项研究中已经展示了使用首代GRO的应用实例，通过将非标准氨基酸编码到蛋白质中，提供了一种更安全、可控的方法来精确调节蛋白质生物制剂的半衰期。新的Ochre细胞大大扩展了这些功能，特别是在构建多功能生物制剂方面。Isaacs和Rinehart教授目前担任耶鲁大学生物技术公司PearlBio的顾问，该公司致力于将可编程生物制品商业化，进一步推动生物医疗领域的创新与发展。