斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員正在發(fā)布基于網(wǎng)絡(luò)的視頻游戲的新版本，該游戲?qū)⒗脭?shù)千名非科學(xué)家的創(chuàng)造性腦力。未來幾個月的目標(biāo)是讓Eterna Medicine的參與者設(shè)計出一種能夠幫助刺激新結(jié)核病檢測的分子。結(jié)核病感染世界三分之一的人口，每年造成約150萬人死亡。然而，衛(wèi)生組織缺乏一種簡單易用的血液檢測方法，可以檢測許多患者的活動性感染，特別是在偏遠的村莊。

就像之前的Eterna游戲迭代一樣，新版本挑戰(zhàn)玩家構(gòu)建具有越來越難以設(shè)計的形狀的RNA分子。RNA是DNA的創(chuàng)造性表親。DNA分子形成標(biāo)準(zhǔn)的雙鏈雙螺旋; 它們的線狀形狀穩(wěn)定且相對堅硬。相反，RNA是單鏈的，松散的，可以自發(fā)地折疊成無數(shù)的形狀。每種形狀都有自己的生物學(xué)特性，其中許多可用于生物醫(yī)學(xué)研究人員。

Eterna的聯(lián)合創(chuàng)始人Rhiju Das博士表示，Eterna Medicine有朝一日可以讓公民科學(xué)家發(fā)明自己的藥物。“這聽起來像科幻小說，”他說。目前，斯坦福大學(xué)生物化學(xué)副教授達斯正在疏導(dǎo)10萬名注冊的Eterna球員，試圖通過新的途徑控制結(jié)核病大流行。

具有現(xiàn)實生活后果的游戲

Eterna是視頻游戲的第一個版本，五年前推出，旨在讓非科學(xué)家設(shè)計出足夠穩(wěn)定的生物分子，這些生物分子能夠在活細胞內(nèi)發(fā)揮作用。多年來，玩家在設(shè)計復(fù)雜的RNA分子方面變得越來越專業(yè)。他們現(xiàn)在非常擅長這項研究，他們最近在“分子生物學(xué)雜志”上共同撰寫了一篇文章，描述了一套預(yù)測構(gòu)建給定RNA分子有多困難的規(guī)則。

現(xiàn)在，Das面臨著新的挑戰(zhàn)：設(shè)計一種可以幫助拯救數(shù)百萬人生命的分子。

最近，醫(yī)學(xué)助理教授Purvesh Khatri和他的團隊提出了一項測試，可以從一個簡單的血液樣本中準(zhǔn)確地診斷結(jié)核病。該測試著眼于三種不同基因的表達水平。當(dāng)細胞將基因轉(zhuǎn)錄成一段RNA時，細胞“表達”基因。

在Khatri實驗室的結(jié)核病檢測中，當(dāng)三種基因以一定比例表達時，醫(yī)生知道患者患有結(jié)核病。但是，如何通過簡單的棒狀妊娠試驗測試這些比例是一項挑戰(zhàn)。為此，達斯說，他們需要一種可以計算三種分子比例的分子?，F(xiàn)在，沒有單個分子可以進行計算。但達斯說，由成千上萬玩家的思想驅(qū)動的Eterna游戲理論上可以創(chuàng)造一個能夠進行這種計算的分子。他的希望是獲得成千上萬的設(shè)計，其中可能有一千個可能具有潛力。然后，Das的實驗室將測試所有這些分子，看看它們在實驗室中的效果如何。如果成功，將測試10到20個分子的子集，以確定哪個在真正的棒測試中效果最好。

Das說，“Eterna Medicine與最初的Eterna略有不同，因為我們正在努力招募人才來制造具有最終現(xiàn)實世界影響力的東西。”

分子如何解決方程式?

當(dāng)一個人通過Khatri TB測試進行結(jié)核病檢測時，血液中循環(huán)的RNA分子顯示出三種基因的表達水平。如果Eterna玩家成功，他們會想出一個由Eterna構(gòu)建的RNA分子，稱為“OpenTB”，它有三個部分。RNA容易與其他RNA分子結(jié)合。因此，如果設(shè)計正確，OpenTB的每個部分都可以與TB相關(guān)的RNA分子結(jié)合。當(dāng)來自患者血液的每個TB相關(guān)RNA與OpenTB結(jié)合時，它將改變OpenTB的形狀。

OpenTB分子將呈現(xiàn)不同的形狀，這取決于血液樣品中存在的三種TB相關(guān)RNA的比例。“如果我周圍有很多RNA分子A和B，”Das說，“OpenTB會折疊成形狀。但是如果周圍有很多C，那么OpenTB將折成形狀2”。

對于Das計劃工作，形狀1也必須能夠綁定熒光標(biāo)簽，而形狀2必須不能綁定標(biāo)簽。因此具有形狀1的單個分子將發(fā)光，而形狀2的單個分子則不發(fā)光。

通過測量光的亮度，所述Das，你可以計算出Eterna分子折疊成形狀1的比例，揭示了相對于C的RNA A和B的比例。如果光線高于一定的亮度閾值，你知道患者有活動性肺結(jié)核。

轉(zhuǎn)化研究的新范式

Khatri說，當(dāng)他和Das坐在一起吃飯的會議上時，使用結(jié)核病測試的想法就出現(xiàn)了。他說，他們開始交談，并意識到結(jié)核病測試對于Eterna球員來說可能是一個完美的挑戰(zhàn)。但Das告訴他，任何比三四個基因更復(fù)雜的東西都會涉及到如此多的可能配置，幾乎不可能解決。

“我喜歡這個想法，因為它改變了生物研究范式，”Khatri說。“如果成功，這將讓我們說，“我們可以用公開的數(shù)據(jù)，最終由患者自行提供，找到人類的最大殺手之一的診斷簽名。然后我們就可以讓公眾參與設(shè)計的分子是可以幫助部署該測試，以幫助其他患者使用視頻游戲平臺。'“