1900年,一个通过运输带连接运转的全自动化生产线的超现代化工厂将被装备起来。然而仔细观察,展现出的是一个与众不同的工厂,它不是大量生产产品,而是阅读、分析和把35亿多个形成人基因组的化学碱基编成目录。明年,日本的科学技术机构将着手研究决定建立这样的工厂。其出发点是通过日本的同行们用五年以上的时间发展序列化DNA新机械。

该学科的创始人是东京大学生物学教授Akiyoshi Wada。1981年Wada建议创办一个发展大大解脱译制DNA艰苦操作的设备工程公司。他的基本理由是译制DNA的常规操作,方法陈旧,效率低下。他说:“下一个世纪不应该再用这样的方法。”研究者的脑力应该是更自由地致力于创造性的研究。

Wada指出,在序列化碱基过程中,自动化能消除几个障碍。其主要障碍之一是序列化碱基样本的制备,这些艰苦操作和消磨时间的工作,都必须靠熟练的化学家来完成。虽然,这样复杂的制备,实际上只是一系列步骤的重复。因此,它适宜于借助自动化。

Wada请求精工仪器电子公司建造一个微量化学操作机来完成这项工作。1983年下半年,该公司有了一个工作雏形。商业型样品已于去年下半年开始销售。晚上,当你离开实验室时可以关闭它,第二天早晨,该机通过电泳分离为你准备出32个样本。

然而,这里可能遇到第二个障碍,即电泳需要用半天时间制备纤细玻璃和聚丙烯酰胺胶体夹层结构。为了减少这里的耽搁,Wada请求富士山照相胶卷公司发展一个能大量生产胶片的系统。该公司答应建立一个日产1000张胶片的生产线。11月底开始出售成品。其他公司也参与了发展序列化程序的另一部分设备和软件如提取和分析的自动化工程。

发展这些关键性器械的成功,鼓舞了Wada,他希望该研究再前进一步,以达到推想的最大程度。在最近召开的新加坡会议上,他和化学物理研究学会的一位同事提出了一个建立绘制整个人类基因组的全自动化快速DNA序列化系统战略提纲。

该系统是以现有机械中较大和较好的样本为基础的。根据最近发明的方法,利用最快的序列化技术在新的操作机上工作了。扩大胶片生产,增加到日产100. 万张,可供20个大的电泳机械同步操作。整个系统由很少几个技术人员操作。一年可序列30亿碱基对。用最新技术,一个人一年能读10万个碱基。

Wada根据该系统显示的能力,建议从序列最小的人基因组的24对染色体开始。按照计算需160天,化费1100万美元。他估算用手工完成同一工作,100名技术人员需四年零三个月,化费1800万美元。如果该试验成功,他们可以进行全部基因组序列化。这样,Wada推算需30年时间,化费6亿美元,这和专家们用250年耗资11亿美元相比,节省的时间和经费实在令人鼓舞。尽管某些日本人认为他的推算有点不够确切。他指出,从长远来看,耗资6亿美元还不及全世界每年用于粒子物理学和空间学研究的费用十分之一。

Wada渴望该研究中心设在日本,但日本不垄断其工程。他认为序列全部基因组由一个国家完成是太大了,因为它不只是一个机械问题。为了该中心取得成功,他说:“应吸引全世界所有最好的样本,最好的方案,最好的技术。”这样的机会遇上这样的科学家,才能给年轻的日本生物学家以很大的激励。

阳Wada对该工程的国际合作远景是非常乐观的。他渴望和美国有关组织如国家保健学会、能源部门及国家科学基金会合作。因为美国拥有组织得最好的人的染色体DNA图书馆优势。Wada相信:“他们的样本和我们的机械相结合,其前途无量。”

以前的所谓合作都成过去了。然而,日本政府应决定带头提出建议。科学技术机构于四月对其可行性开始研究。七月该机构在冈山发起一个暂时由30名专家包括15名非日本人(4名英国人)参加的专题讨论会。会上专家们将对一天可能序列100万个基因对的快速系统进行讨论。这也是对鼓励大规模DNA序列化工程的一项国际性合作的战略研究。

该研究被列入1988年完成的计划之列,即意味着一个DNA序列化工厂最早在1990年开工。将在这样的工厂里积累资料,Wada确信“它将对现在和未来作出永久性的社会贡献。”

[New Scientist,1987年3月]