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生物黑客进军基因编辑领域

生物黑客,又称生物崩客(biohack),自己动手的生物学家,车库生物学家(garage biologist)等,是为了防止出现技术被少数专业人士所掌握而形成的垄断操纵而产生的一群团体。他们主要是通过网络及其他手段来普及现代生物学知识。生物黑客的目标是把生物技术带出实验室,打破常规实验室的限制,在不同环境下创新发展生物技术。

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生物黑客们在网上教人们如何从菠萝里提取基因,还教人们如何以低廉价格从水、酒精中提取基因,甚至告诉人们如何网购低价的实验仪器,并利用这些仪器进行从简单到复杂的基因工程。他们除了像电脑黑客一样的反叛精神外,还反映出生物科学的神秘性日益被打破,生物科学的普及也日渐广泛。生物黑客虽然是业余爱好者,但他们中可能有许多都毕业于哈佛之类的名校,甚至还可能是某些知名的科学人士。平时他们可能以智库成员的身份出现在自己的工作单位,业余时间则按自己的理想或幻想搞生物实验。


虽然没有经过系统正规的科学研究训练,Johan Sosa仍然十年如一日地热衷于各种最强大的分子生物学技术。他是一个典型的生物黑客,现在他已经开始使用最新最潮的基因编辑工具CRISPR,这个工具面世才3年,能对目标DNA进行编辑。他现在已经掌握到体外编辑基因的程度,下周,他希望用这个技术对酵母基因进行编辑,成功后对模式植物拟南芥进行基因改造。看到Sosa的故事,我在想,生物医学技术和分子生物学技术没有什么可怕的,现在已经到了车库实验室阶段,我们没有任何值得抱怨的,实验室条件不是问题,问题是我们是否能克服困难,我们是否真的热爱科研工作。


CRISPR属于傻瓜型基因编辑工具,不仅简单,而且通用。让科学家第一次拥有随意编辑特定基因的流行工具。利用这种技术,三年来科学家已经成功对细菌到人类等不同类型的细胞进行基因编辑,甚至都引起了许多担心人类基因被编辑带来无法收拾后果的人的强烈担心,专门搞一些活动抵制这种编辑人类基因的活动。科学家利用这种技术,作为尝试进行消除遗传性贫血的基因治疗,治疗恶性肿瘤和生长人体器官的猪。甚至有人提出修改大象基因组,复原早已灭绝的猛犸象的设想。


CRISPR的特征非常适合生物黑客要求技术能DIY的胃口,越来越多社区业余生物学家在自己家庭实验室开始进军CRISPR。天然的创新精神激发他们利用这种技术编辑酵母基因,寻找能改变啤酒味道的菌种,构建艺术品和更基础的科学问题。


都柏林生物黑客和企业家Andreas Stürmer说,CRISPR是有史以来最了不起的工具,可以在自己的家里玩。


Sosa是加州San Jose的一个IT顾问,3年前一天他希望培养出一个器官,此后生物黑客成为他的业余爱好。开始他不知道如何实现自己的想法,只以为就是培养干细胞就可以办了。


操作细胞的挑战促使他开始认真阅读分子生物学教材(老人云:兴趣是最好的老师,此言不虚!),参加一些讲座,自学一些实验技术(简直就是生物医学研究生的路子!)。他参加了加州森尼维耳市的BioCurious社区实验室。


Sosa开始不清楚用CRISPR能做什么用,他希望对酵母进行改造,让酵母能制作酪蛋白,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(思路似乎不错)。这一思路让他学习并掌握了酵母制造蛋白质需要进行化学修饰的过程。他现在已经掌握了一些大型著名实验室掌握的实验技术,每次想到这一点都让他十分兴奋。


东京大学生物数据可视化研究员Artist Georg Tremmel也是一名生物黑客,他有使用CRISPR技术的清晰计划。他和合作者计划利用这种技术把日本销售基因改造蓝色康乃馨恢复成天然的白色。康乃馨是所有女性的神圣之花,美好典雅的典范,康乃馨代表母爱,魅力和尊敬之情。康乃馨大都以粉色、枚红色、白色为主,蓝色康乃馨十分罕见。


Tremmel说,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。另外一个挑战是蓝色基因改造康乃馨在日本允许销售,那么这种脱基因改造白色康乃馨上市需要经过许可。


除了创造性,CRISPR也是潜在的恶作剧。美国联邦调查局生物恐怖主义小组过去几年潜入生物黑客社区,反复提醒大家留意是否存在可疑生物恐怖活动。华盛顿智库威尔逊中心科学政策研究人员Todd Kuiken说,这些担忧没有必要,大多数生物黑客有良性的目标,如创建五颜六色的细菌或自己酿造各种啤酒。另外,分子生物学实验需要的试剂和设备价格昂贵,典型的DIY生物学家难以承受其费用。专业的分子生物学家进行的常规生物学研究,对这些生物黑客来说都是无法承受的负担。虽然大多数社区实验室坚持认为他们开展的研究都是生物安全最低要求的对象,他们不使用人体细胞和病原体。但是在欧洲,在非专业实验室外开展这种实验属于非法。


加利福尼亚州亨廷顿海滩16岁的生物黑客和科学展览冠军Keoni Gandall说,考虑到DIY实验室限制,很多爱好者只有需要在非常精确地改变基因组时才会考虑使用CRISPR,大约三年内他一直在家使用聚合酶链反应PCR机和离心机。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。


关于CRISPR技术,最大的担忧之一是通过基因改造制造出致病能力更强的超级病原体。洛杉矶生物黑客,环境律师Dan Wright认为,目前这种技术还大大超过这些爱好者的能力。


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