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生物黑客进军基因编辑领域

来源:生命奥秘 2015-10-22 17:27

非生物专业人士已经准备好采用CRISPR技术尝试重新编辑基因。

虽然没有经过系统正规的科学研究训练,Johan Sosa仍然着迷于一项发展了十多年的最有前景的分子生物学工具。

Sosa用过基因编辑工具CRISPR,这个工具面世才3年,能在体外实验中对目标DNA进行编辑。下周,他希望用这个技术对酵母基因进行编辑,随后再继续对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行基因改造。

鉴于CRISPR技术的简单和普遍适用性,科学家们通过这项技术能比以前更加简单地对基因序列进行特定改变。研究者们已经采用CRISPR技术编辑从细菌到人类胚胎的各种基因。这项技术有清除家族性遗传病变异基因,以及用前所未有的方式治疗肿瘤,或者在猪体内培植人类的器官的潜力。有一位研究人员甚至建议修饰大象基因组,以重新创造出早已灭绝的、能适应寒冷气候的猛犸。

CRISPR的这些潜在应用目前还不能为生物黑客所用。生物黑客是一群数量不断增长的业余生物学家,他们经常在社区的实验室工作,一般是需要交费才能使用实验仪器和耗材,但是CRISPR技术不用收费。创新精神激发他们利用这种技术编辑酵母基因以改变啤酒的口味,从细菌中构建艺术品以及研究重要的基础科学问题,这些业余生物学家已经迫不及待了。

住在都柏林的生物黑客和企业家Andreas Stürmer指出,CRISPR是有史以来最了不起的工具,任何人都可以在自己的家里做实验。

Sosa是加州San Jose的一个IT顾问,3年前他希望在实验室里培植出器官,或者其它人体的部分,此后生物黑客就成为了他的业余爱好。起初他不知道这个目标多么不切实际,他以为就是拿到一些干细胞然后给它们加东西就可以了。

像Johan Sosa一样的生物黑客在发掘分子生物学的创造性潜能。

操作活细胞的挑战促使他开始阅读分子生物学教材、参加一些讲座,并自学实验技术。他还参加了加州Sunnyvale市的BioCurious社区实验室。

Sosa还不确定他掌握了CRISPR技术后会用它做什么。他可能会参加BioCurious的小组活动,对酵母进行改造,让酵母能产生酪蛋白。这种蛋白在牛奶中大量存在,这样或许能用酵母直接制造出素食奶酪。这些可能会用到CRISPR技术去研究在不同种类的酵母中蛋白是如何被化学修饰的。他指出,目前他们能做的实验跟一些大型著名实验室里能做的一样,这真让人兴奋。

东京大学(University of Tokyo)生物数据可视化研究员Artist Georg Tremmel对使用CRISPR技术有清晰的计划。他和合作者计划利用这种技术把日本销售的经基因改造的蓝色康乃馨去除插入的基因,恢复成天然的白色。他们希望其他人能考虑,这种经过双重基因改造的康乃馨与未经基因改造的有同样基因组的康乃馨有否不同。

Tremmel表示,目前为止,这一改造基因计划中最复杂的技术不是CRISPR,而是康乃馨细胞培养技术。另外一个挑战是得到展示这项研究成果的许可,因为尽管蓝色康乃馨在日本允许销售,但这种脱基因改造白色康乃馨若要上市,则需要经过许可。

除了富有创造性的可能,CRISPR也有潜在的生物危险性。美国联邦调查局生物恐怖主义小组在过去几年中曾潜入生物黑客社区,反复提醒其成员留意是否存在可疑生物恐怖活动。华盛顿智库威尔逊中心的科学政策研究人员Todd Kuiken指出,这些担忧可能没有必要,大多数生物黑客有善意的目标,比如创建五颜六色的细菌或酿造特色啤酒。

此外,Kuiken还表示,对于一个典型的DIY生物学家所能做的也有过度的预计。实验试剂,如酶和抗体非常昂贵,分子生物学实验非常耗时,而那些实验仪器和专业的科学家也是有经费支持的,这些常常是个人或社区实验室不具备的。大多数社区实验室坚持声明他们开展的研究都是生物安全要求最低级别的,他们不使用人体细胞和病原体。然而在欧洲的部分地区,在专业实验室以外开展基因编辑实验属于非法。

加利福尼亚州亨廷顿海滩16岁的生物黑客和科学竞赛冠军Keoni Gandall指出,考虑到对DIY实验室的限制,很多爱好者只有在需要非常精确地改变基因组时才会考虑使用CRISPR,而他已经在家使用聚合酶链反应(PCR)机和离心机做实验近三年了。目前为止,Gandall只在当地大学实验室做志愿者时使用过CRISPR技术,他说感觉非常棒。

对于CRISPR技术最大的担忧之一是有人利用这项技术通过基因改造制造出能在人群中传播异常迅速的病原体。但洛杉矶生物黑客、环境律师Dan Wright认为,大多数业余生物研究者目前还没有这种能力,构建出这样一个系统将超出正在考虑相对简单的问题的他和他的同事们的能力范围。对此,Wright表示,这太难了,目前仅是敲除掉一种植物的一个基因对于生物黑客们已是很大的挑战了。(生物谷Bioon.com)

 

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