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DIY基因编辑技术让你无所不能

时间:2016-01-22 15:26来源:生物通   作者:未知 阅读:

随着越来越多的新闻媒体报道CRISPR/Cas基因编辑的应用——尤其是,操控人类生殖细胞,2015年CRISPR变成了一个人人皆知的词语。尽管利用CRISPR/Cas系统并非新鲜事物,毫无疑问2015年它获得了热炒。(2016开年CRISPR技术大爆发;CRISPR发明专利究竟花落谁手?;盘点2015:CRISPR领域大事记)但是,目前这项技术的使用仍然局限于学术和商业环境。

最近,从芝加哥大学获得生物物理学博士的美国人Josiah Zayner,正在狭小的公寓厨房的餐桌上,进行一项改造生物学的壮举。他在小瓶子里切割、粘贴和搅拌基因,就像搅拌简易鸡尾酒那样简单。接下来他将他的新混合产物——在培养皿中培育,倒入蔬菜旁边的一个冰箱搁架上。他正在包装并准备出售自己的DIY基因编辑技术(售价120美元),以便每个人都能使用。Zayner的愿望是,使科学大众化。

这是某些学者担忧的一个前景,他们担心,未经准许的业余生物学家,可能会释放出新的病原体,但另一些人则很高兴,他们想象有一天,任何人都可以重新设计生命世界,来产生廉价的药物或清洁燃料。

将一种生物的基因去除,转移到另一种生物中,这曾经是一种神圣的力量。随后,它成为了大预算实验室的领域。三年前,加利福尼亚大学伯克利发分校明了所谓的CRISPR基因编辑工具——Zayner就是模仿的这种工具,提供了一种廉价、快速、精确和强大的方式,来编辑基因序列。但它的使用仍然局限于学术和商业环境。

Zayner首次向公众出售这种工具的简化版本——目前为止这是比冒险更刺激的一个项目。该工具包的适用范围有限。他改变的细菌和酵母,相当无害,过着短暂而相当枯燥的生活。它们能做的事情不多,只是改变颜色、香味或生活在荒凉的地方,然后它们死去。

但这加剧了一些专家的担忧——当危险的基因编辑远离政府监管进行时,会对环境和人类健康构成风险。面对着基因编辑工具的使用范围扩大,上个月,三名斯坦福大学学者敦促联邦监管机构,对危险的生物研究制定更好的规则,以减少实验室逃逸或故意释放可能的生物工程“supermicrobe”。

Zayner表示,他的意图是好的。本月,这名从芝加哥大学毕业的分子生物物理学家,将结束在美国宇航局Ames合成生物学项目为期两年的职位,成为“do-it-yourself”生物学运动的专职成员,他相信,许多平民科学家,即使在有限的预算下,也可以帮助解决重大的社会问题。他说:“有这么多杰出和有能力的人,我想展示给他们看如何能做这些事情。他们可能会改变我们世界的面貌。”

有着一头染发、耳洞和身着“忍者”T恤的Zayner,从个人电脑初期得到了灵感,当时Homebrew Computer Club和其他爱好者,分享了传奇性的想法和实验。

他的新工具包得到了加州大学创新基因组研究实验室主任Jacob Corn的支持。值得注意的是,Zayner的工具包决不能用来改变人类的基因。Corn称其为“将人们引入基因组编辑领域的一种好方法”,这个工具包类似于伯克利分校一个本科会在基础生物学实验课程中做的一些事情。

但是,斯坦福大学的传染病专家、国际安全与合作中心的共同主任David Relman博士,对此表示担忧。他说:“这些工具包将有助于使用户能够更熟练地使用这种技术,这样他们就可以在将来能够熟练使用先进的工具,来引入较少的良性基因。”

由于担心越来越多的实验室出于遗传研究目的,开发具有流行潜力的新型病原体,Relman和他的同事在2015年十二月份在《Science》杂志上发布了警示报告。例如,一些科学家创造了致命H5N1型禽流感病毒的更具有传染性的版本。其他人使用一种改良的呼吸道病毒,在小鼠中引发了癌症。

根据斯坦福大学的报告,与建筑核武器不同的是,危险的生物研究可以在小实验室内完成。Relman说:“我并不认为,我们需要这项技术的一个不受管制的、非监督的自由从业者团体。”一些专家不知道是否有可能控制动物、植物或微生物中的基因编辑。斯坦福大学法律和生物科学中心主任Hank Greely,在本月的美国科学院年度峰会上也提出了警告。

在Zayner与两只猫共享的一间卧室里,他拿着一小瓶的大肠杆菌,然后添加两种常见化学品,以穿透细菌的细胞膜。他补充道:“我向需要编辑的基因组里,添加了不同菌株的的供体DNA,连同细胞的剪刀——一种名为CRISPR-Cas9的酶,和指导CRISPR的一段RNA。所有的成分混合在一起,然后培养。”

对于非科学家来说,他提供了实验室流程、廉价的设备和教程。他解释说:“这是一种工艺,,你不必非得是一个天才,或者必须受过教育。”他这种工具包里没有什么是对人体健康是有害的。细菌和酵母菌株是日常的品种。他说,新手缺乏交换更危险基因所需的技能和先进设备。

在Zayner的项目很久之前,未来主义者和理论物理学家Freeman Dyson就预言了这种运动,他写道:“驯化的生物技术,一旦进入家庭主妇和孩子的手里,将会带给我们新生物多样性的大爆炸。”

现年34岁的Zayner,自从他在印第安娜农村的一个农场家庭学校上学时,就养成了自由思考的能力。一直持续到他获得博士学位,并专注于蛋白质的合成。让他失望的是,他的博士生导师不鼓励某些项目,于是他就开始在家里做实验。

在一月份,他会把全部的注意力都集中在他的CRISPR业务,目前他通过其在众筹平台的群众集资,以及他实验室设备供应商Open Discovery Institute,已经筹集了超过48000美元的经费。他说:“世界上总有人想做坏事。但是,如果你不让别人获得任何东西,就意味着,好的事情也做不到。”

(责任编辑:泉水)
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