在自己家做实验：生物黑客试水基因编辑技术

像约翰·索萨这样的生物黑客正在探索分子生物学的创造潜力。照片来源:普雷斯顿·甘纳威

尽管没有系统的正式科学研究和培训，约翰·索萨仍然对一个已经开发了十多年的强大分子生物学工具着迷。

Sosa已经能够使用Crispr，一种仅使用三年的基因编辑工具，在试管实验中编辑目标DNA。他希望利用这项技术编辑酵母基因，然后继续对模式植物拟南芥进行基因改造。

鉴于CRISPR技术的简单性和普遍适用性，科学家可以通过这项技术比以前更简单地对基因序列进行特定的改变。研究人员使用CRISPR技术编辑从细菌到人类胚胎的基因。这项技术有望移除导致家族遗传性疾病的突变基因，以前所未有的方式治疗肿瘤，或者在猪体内培育人体器官。一名研究人员甚至建议利用这项技术来改变大象的基因组，创造出能够适应寒冷天气的灭绝猛犸象。

然而，这些技术还不能被“自己动手”的生物黑客使用。生物黑客是一个越来越多的业余生物学家群体，他们经常在社区实验室工作，通常需要付费才能使用实验室仪器和消耗品。但是CRISPR技术本身是免费的。因此，创新精神激励他们使用这项技术来“篡改”酵母基因，改变啤酒口味，或者用细菌构建艺术品，并研究重要的基础科学问题。这些业余生物学家迫不及待地想尝试CRISPR技术。

" CRISPR是有史以来最伟大的工具."住在爱尔兰都柏林的生物黑客兼企业家安德烈亚斯·斯特尔默说，“你可以在自己家里做实验。”

索萨是美国加州圣何塞的一名信息技术顾问。三年前，成为一名生物黑客成了他的爱好。他希望在实验室里培育器官或其他人体器官。起初，他不知道这个目标有多不现实。"我认为这只是为了获得一些干细胞，并给它们添加一些东西."他说。

因此，应对活细胞的挑战促使他开始阅读分子生物学教科书，参加讲座，并自学实验技术。他还参加了加州桑尼维尔的“生物好奇心”社区实验室。

Sosa不知道掌握CRISPR后该怎么做。他可能会参加一个名为“生物好奇心”的团体活动，对酵母进行改性以生产酪蛋白，这是牛奶中富含的一种蛋白质，这可能是从酵母直接生产素食奶酪的第一步。他们可能使用CRISPR技术来研究蛋白质在不同种类的酵母中是如何被化学修饰的。"目前，我们可以像一些大型实验室一样做同样的实验，这真令人兴奋."他说。

另一方面，日本东京大学生物数据可视化研究员、艺术家乔治·特里梅尔(Georg Tremmel)有一个使用CRISPR技术的明确计划。他和他的合作者计划利用这项技术从日本出售的转基因蓝色康乃馨中移除插入的基因，并将其恢复成天然白色。他们希望其他人能考虑这种双重转基因康乃馨是否不同于具有相同基因组的非转基因康乃馨。

Tremmel说，到目前为止，基因改造计划中最复杂的部分不是CRISPR，而是康乃馨细胞培养技术。另一个挑战是获得展示研究成果的许可:尽管蓝色康乃馨被允许在日本销售，但这种双重转基因白色康乃馨需要获得许可才能上市。

但是，除了它的创造潜力，CRISPR还有潜在的生物危害。联邦调查局的生物*小组在过去几年已经渗透到生物黑客社区，并一再提醒其成员存在可疑的生物*活动。然而，华盛顿智库威尔逊中心的科学政策研究员托德·奎肯指出，这些担忧可能没有必要。大多数生物黑客都有良好的意图，比如创造彩色细菌或酿造特种啤酒。

此外，Kuiken还说，人们高估了一个典型的DIY生物学家的能力。酶和抗体等实验试剂非常昂贵，分子生物学实验非常耗时，实验仪器和专业科学家也需要财政支持，而这通常是个人或社区实验室无法提供的。此外，大多数社区实验室坚持认为，所进行的研究是生物安全所需的最低水平，不使用人类细胞和大多数病原体。此外，在欧洲的一些地方，在专业实验室之外进行基因编辑实验是非法的。

加州16岁的生物黑客和科学竞赛冠军科尼·甘道尔(Keoni Gandall)表示，考虑到对自己动手实验室的限制，许多发烧友只有在需要非常准确地改变基因组时才会考虑CRISPR技术。近3年来，他一直在家里用聚合酶链式反应(聚合酶链反应)机和离心机做实验。到目前为止，甘道尔只是在当地大学实验室里作为志愿者使用了CRISPR技术。“感觉棒极了，”他说。

对CRISPR技术最大的担忧之一是，有些人会利用这种技术来制造病原体，这些病原体可以通过基因改造在人群中异常迅速地传播。但是洛杉矶生物黑客和环境律师丹·赖特认为，大多数业余生物研究者还没有这种能力。建立这样一个系统将超出他和他的同事考虑相对简单的问题的能力。

“这太难了。”莱特说，“目前，一种植物只有一个基因被剔除，这对生物黑客来说是一个巨大的挑战。”(张张)

中国科学新闻(2015-09-07第三版国际版)

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