生物學(xué)家的基因編輯工具包可讓你自己動(dòng)手在廚房的桌子上玩神
在他狹窄的公寓的廚房桌子上,Josiah Zayner正在進(jìn)行改變生物學(xué)的壯舉。在微小的小瓶中,他正在切割,粘貼和攪拌基因,就像混合伏特加酒一樣。接下來(lái),他將生活在培養(yǎng)皿中的新雜交品種滑到蔬菜旁邊的冰箱架上。他以120美元的價(jià)格包裝和銷售他的DIY基因編輯技術(shù),以便其他人也能做到。
“我想讓科學(xué)民主化,”Zayner說(shuō)道,他的左臂上刻有紋身“Build Something Beautiful”。這種前景讓那些擔(dān)心不受管制的業(yè)余生物學(xué)家的人擔(dān)心會(huì)引發(fā)新的病原體,但卻會(huì)讓那些想象有人能重新設(shè)計(jì)生活世界以制造廉價(jià)藥物或清潔燃料的人感到高興。
這曾經(jīng)是一種神似的力量:將基因從一個(gè)生物移動(dòng)到另一個(gè)生物。然后它成為大預(yù)算實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)域。三年前,加州大學(xué)伯克利分校發(fā)明了所謂的CRISPR基因編輯工具--Zayner在其上模擬了他的試劑盒 - 提供了一種廉價(jià),快速,精確和強(qiáng)大的編輯基因序列的方法。但它的使用仍局限于學(xué)術(shù)和商業(yè)環(huán)境。
Zayner是第一個(gè)向大眾推廣該工具的簡(jiǎn)化版本的項(xiàng)目 - 這個(gè)項(xiàng)目目前比危險(xiǎn)更具挑釁性。該套件的應(yīng)用有限。他改變的細(xì)菌和酵母,非常無(wú)害,導(dǎo)致短暫和相當(dāng)沉悶的生活。除了改變顏色,香味或生活在荒涼的地方之外,他們做不了多少。然后他們死了。
但它引發(fā)了一些幽靈 - 一些專家非常不安 - 有一天危險(xiǎn)的基因編輯遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)的視線,對(duì)環(huán)境或人類健康構(gòu)成威脅。面對(duì)我們擴(kuò)大基因編輯工具的使用范圍,斯坦福大學(xué)的三位學(xué)者上個(gè)月敦促聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)為風(fēng)險(xiǎn)生物研究制定更好的規(guī)則,以降低生物工程“超級(jí)微探針”逃離實(shí)驗(yàn)室或被故意釋放的可能性。
扎納說(shuō)他的意圖很好。
本月,芝加哥大學(xué)受過(guò)教育的分子生物物理學(xué)家將結(jié)束為期兩年的美國(guó)宇航局艾姆斯合成生物學(xué)項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金,成為“自己動(dòng)手”生物學(xué)運(yùn)動(dòng)的全職學(xué)徒,確信公民科學(xué)家,甚至在預(yù)算不足的情況下,可以幫助解決重大的社會(huì)問(wèn)題。“有這么多才華橫溢,能干的人,我想展示他們?nèi)绾巫鲞@些事情,”他說(shuō)。“他們可以改變我們生活的世界的面貌。”
受到染色頭發(fā),耳朵穿孔和“Go Ninja Go”T恤的震撼,他從個(gè)人計(jì)算的早期階段就獲得了靈感,當(dāng)時(shí)Homebrew計(jì)算機(jī)俱樂(lè)部和其他業(yè)余愛(ài)好者分享了現(xiàn)在的傳奇理念和實(shí)驗(yàn)。
他的工具包得到了加州大學(xué)創(chuàng)新基因組學(xué)計(jì)劃研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)主任Jacob Corn的支持。注意到Zayner的試劑盒永遠(yuǎn)不會(huì)被用來(lái)改變?nèi)祟惢?,Corn稱它“是一種向人們介紹基因組編輯的好方法。該試劑盒類似于伯克利本科生在基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)室課程中可能做的事情。 “
但斯坦福大學(xué)傳染病專家,國(guó)際安全與合作中心聯(lián)合主任David Relman博士對(duì)此表示擔(dān)憂。“這些試劑盒將幫助用戶更熟練地掌握這項(xiàng)技術(shù),”他說(shuō),這樣他們有朝一日可以熟練地使用先進(jìn)的工具來(lái)引入更少的良性基因。
擔(dān)心越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室,為了進(jìn)行遺傳研究,正在開(kāi)發(fā)具有大流行潛力的新型病原體,Relman及其同事在12月出版的“ 科學(xué) ”雜志上撰寫(xiě)了一份警示性報(bào)告。例如,一些科學(xué)家正在創(chuàng)造更具傳染性的致命H5N1禽流感版本。其他人使用改良的呼吸道病毒導(dǎo)致小鼠癌癥。
根據(jù)斯坦福大學(xué)的報(bào)告,與建造核武器不同,危險(xiǎn)的生物學(xué)研究可以在小型實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。“我不認(rèn)為我們想要一個(gè)不受監(jiān)管,不受監(jiān)督的自由職業(yè)者這種技術(shù)的社區(qū),”Relman說(shuō)。一些專家想知道是否有可能控制動(dòng)物,植物或微生物的基因編輯。
斯坦福大學(xué)法律和生物科學(xué)中心主任漢克·格里利在本月舉行的國(guó)家科學(xué)院國(guó)際峰會(huì)上警告說(shuō):“你們已經(jīng)在車庫(kù)中獲得了學(xué)士學(xué)位。”
扎納想要一個(gè)車庫(kù)。“但這太貴了,”他說(shuō)。
在他的一居室El Camino Real公寓里,與兩只貓分享,他拿著一瓶大腸桿菌,然后添加兩種常見(jiàn)的化學(xué)物質(zhì)來(lái)穿透細(xì)菌細(xì)胞膜。為此,他添加了不同細(xì)菌菌株的“供體DNA” - 細(xì)胞剪刀,一種叫做CRISPR-Cas9的酶,以及一條引導(dǎo)CRISPR的RNA鏈 - 代表“聚集規(guī)則間隔的短回文重復(fù)”,或者向前和向后讀取的簡(jiǎn)短DNA序列簇 - 需要編輯的基因組。將所有成分混合在一起,然后孵育。
這項(xiàng)工作隱藏在一個(gè)盲人的背后,因此鄰居不會(huì)驚慌失措。
對(duì)于非科學(xué)家,他提供實(shí)驗(yàn)室協(xié)議,廉價(jià)設(shè)備和教程。“這是一種手藝,”他解釋說(shuō)。“你不必是天才,也不必上學(xué)。”
他開(kāi)玩笑說(shuō) ,他的工具包中沒(méi)有任何東西對(duì)人體健康有害,“除了可能是鏡頭杯”。細(xì)菌和酵母菌株是日常品種。他說(shuō),新手黑客缺乏交換更危險(xiǎn)基因所需的技能和先進(jìn)設(shè)備。
早在Zayner的項(xiàng)目之前,該運(yùn)動(dòng)就由未來(lái)主義者和理論物理學(xué)家弗里曼戴森預(yù)言,他寫(xiě)道:“馴化的生物技術(shù),一旦掌握在家庭主婦和孩子手中,就會(huì)給我們帶來(lái)多樣化的新生物。”
現(xiàn)年34歲的扎伊納自從在印第安納州農(nóng)村的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)度過(guò)了自己的家庭教育日以來(lái)一直在實(shí)行自由思考,家里的貓頭鷹留在地下室里。它繼續(xù)獲得博士學(xué)位,專注于蛋白質(zhì)合成。
當(dāng)他的博士學(xué)位時(shí)感到沮喪 顧問(wèn)氣餒了某些項(xiàng)目,他開(kāi)始在家里進(jìn)行自己的實(shí)驗(yàn)。
1月份,他將全神貫注于他的CRISPR業(yè)務(wù),該業(yè)務(wù)已經(jīng)通過(guò)他在Indiegogo上的流行眾籌活動(dòng)以及他的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備供應(yīng)公司Open Discovery Institute籌集了超過(guò)48,000美元。“世界上總會(huì)有人想做壞事,”他說(shuō)。“但如果你不讓任何人接觸任何東西,那就意味著好事也不會(huì)完成。”
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