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生物学走向编程时代:DNA是代码 CRISPR是编程语言

时间:2018-05-08 11:55:38来源:职业教育网 作者:IT培训网 已有: 名学员访问该课程

前言:Crispr 是一种强大的基因编辑工具,它正在彻底改变科学家修改包括人类细胞在内的有机体DNA的速度和范围。从学术研究人员到农业科技公司,再到生物制药公司,很多领域的公司都想使用这种技术。

生物学将是下一代计算平台:DNA是代码,CRISPR是编程语言

每一个行业都在向Crispr投入大量的资金——制药、农业、能源、材料制造。甚至连那些大麻贩子都想砸钱进去。日前,《连线》杂志发表了一篇文章,详细地报道了在这样的趋势下诞生的创业公司。生物技术公司的高管们宣称,生物学将是下一个伟大的计算平台,DNA是代码,Crispr是编程语言。文章由36氪编译,希望能够为你带来启发。

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在某些方面,Synthego 看起来和硅谷的其他创业公司没什么两样。在其距Facebook总部五分钟车程的商务园区内,有一排排毫无特色的机器,在黑色的服务器机架上呼呼作响,不停地闪烁着灯光。但是,在机器里面,运行的并不是由0和1组成的互联网编码,而是能重写生命密码的分子。

Crispr 是一种强大的基因编辑工具,它正在彻底改变科学家修改包括人类细胞在内的有机体DNA的速度和范围。从学术研究人员到农业科技公司,再到生物制药公司,很多领域的公司都想使用这种技术,以至于涌现除了很多新的公司,来满足这种需求。像Synthego这样的公司,将软件工程和硬件自动化结合起来,想要成为基因组工程的亚马逊。还有想成为苹果的Ina。以及更像英特尔的Bioscience。

这些与计算机行业的类比,并不仅仅是文字游戏。Crispr使生物学比以往任何时候都更具有可编程性。生物技术公司的高管们宣称,生物学将是下一个伟大的计算平台,DNA是代码,Crispr是编程语言。

Synthego是两个软件工程师创立的,他们是亲兄弟,之前在埃隆·马斯克的SpaceX公司工作。保罗(Paul)和迈克尔·达布罗斯基(Michael Dabrowski)兄弟不是生物学家。但在Crispr中,他们发现了一个独特的机会。他们学会了利用敏捷设计的原理来制造火箭,并将它应用到了基因编辑工具中。 他们的第一项任务,是使用微型化和自动化来大幅度加速研究和产品开发。他们首先把一个智能仪器装进服务器里,将一连串的硅指令转化为公司的第一个产品:定制的 Crispr 套件。

想要订购一个套件,科学家需要登录到Synthego的设计门户网站,从Synthego基因图谱库中挑选出大约5000个他们可能想要编辑的生物——从大肠杆菌到智人——以及他们想要敲除的基因。该公司的预测软件随后推出了几个优化的合成指南RNA选项,可以在需要的地方获得Crispr的DNA切割蛋白。订单完成后,软件将指导压缩机和泵将化学试剂推入一排排仪器中,混合液体,并催化创建一批化学试剂所需的10万个反应。一周之内,送货员出现在实验室门口:然后,实验室技术人员开始操纵实验室老鼠、斑马鱼或HeLa细胞培养皿的基因组所需的一切。他们只需添加 Crispr 蛋白,然后开始注射就行了。

“能够以并行的方式完成这一任务是新颖的部分,”保罗·达布罗斯基说。他估计,Synthego可以将科学家进行基因编辑的时间从几个月缩短到一个月。这些服务需求量很大。虽然对具体数字讳莫如深,但他说,Synthego 每天要发出成百上千个套件。但它们很快就会有更多,Synthego 也会相应地加速发展。去年,他们将空间扩大了一倍,今年又扩大了一倍。

但它们不仅仅只是添加更多的放在服务器架上的机器。他们也在增加服务。从本月晚些时候开始,科学家将能够订购定制的 Crispr 人类细胞系,这是人们生产潜在救命药物的重要工具。“我们有成千上万杰出的博士和实验研究人员,他们不得不花费50 %的时间来照顾这些细胞,”达布罗斯基说。他希望他们能够从设计一个只需点击几下就能完成的实验。

对于使用Crispr进行基础科学研究的学术研究者来说,这些都是好事。但是,对于那些希望使用Synthego 的工具加快产品开发的公司来说,他们仍然需要向拥有Crispr / Cas9基本知识产权的Crispr公司支付高昂的授权费用。根据Ina首席执行官凯文·内斯( Kevin Ness )的说法,技术瓶颈正在为创新制造财务障碍。这就是为什么他的公司的第一步是发布一种叫做MAD7的基因编辑酶——你可以把它想象成Crispr / Cas9仿制品,但它是合法的——能免费用于研发。MAD7可以用于制造产品或治疗剂,而且Ina将收取远远低于市场标准的专利费。

现在,这是这家公司唯一的收入来源。但是内斯有他的想法。“这不是一个诡计,也不是一种策略。我们现在正试图让更多的人参与到这个游戏中来,推动酶家族的使用民主化,”他说。这是史蒂夫·乔布斯的做法;让他们使用 MADzyme 的平台,然后卖给他们个人硬件。Ina正在研究一种基准仪器,在那里你可以设计你的基因编辑器。“我们正在努力构建工具来规范活细胞中读取、写入和测试基因组的过程,这样你就不需要成为一个‘巫师’就能让它发挥作用,”内斯说。“每个人都能按下按钮。”

如果说 Ina 正在研究一种在生物学领域等同于个人电脑的计算机,那么Twist Bioscience就在处理器层次上。为了制作生物基础材料As,Ts,Cs和Gs,这家位于旧金山的创业公司在“半导体芯片”上制作合成DNA的特定链条。Twist利用Crispr导航生产的单一“芯片”,研究人员可以进行多达一百万次编辑。正如硅晶片的指数级微型化推动了计算产业的发展一样,基因编辑的大规模并行化也将推动生物学不断进步。

原文标题:生物学走向编程时代:DNA是代码 CRISPR是编程语言

原文链接:http://www.epx365.cn/edu/201839842.html


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