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为基因工程生物创建“烟雾探测器”

Eric Young,伍斯特理工学院(WPI)助理教授。来源:批发价格指数。

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基因编辑技术,如CRISPR能够实现,再加上它们日益增长的可承受性,意味着我们可能正处于基因编辑革命的边缘。

因此,一个相关的问题是,如果一种基因或合成工程生物逃脱或被释放到环境中,我们怎么知道?我们能把它和自然存在于环境中的微生物区分开来吗?

与来自雷神公司在其他大学,Eric年轻他是哈佛大学化学工程助理教授伍斯特理工学院他正在开发一种利用DNA特征来识别野生基因工程生物的方法。我们与Young进行了交谈,以了解更多关于为什么需要这些工具以及它们的开发过程。

莫莉·坎贝尔(主持人):将基因或合成工程生物释放到环境中会有哪些风险?

杨立群(EY):目前,风险很低。一个经过工程改造的有机体在很多方面都是典型的“病态”。首先,它通常是由一种被“驯化”的微生物改造而来,在野外无法很好地生存——有点像家猫或奶牛。其次,微生物必须花费大量的能量来制造它所设计的产品,如生物燃料或药物,这使得它很容易被没有这种负担的微生物所击败。最后,许多工程生物被设计成具有“死亡开关”,或者被设计成需要一种野外不存在的基本营养物质,所以如果被释放,它们实际上会死亡。

主要的风险是,将工程生物释放到环境中,会让竞争对手获得价值数百万美元的知识产权,因为工程是写在DNA代码中,可以很容易地测序。

MC:你的研究项目的目标是什么?

莎莉:
该研究项目旨在创造一种“烟雾探测器”,可以简单地读出样本中是否含有工程生物。就像烟雾探测器一样,这个工具并没有说明为什么会有“烟”。

MC:请您介绍一下您的工具,它是如何工作的,包括创建它所需的技术?


莎莉:该工具依赖于下一代测序和软件来搜索测序数据,以寻找只有在工程发生时才会存在的DNA签名。

MC:你们在开发这个工具的过程中遇到了哪些挑战?你们将如何克服这些挑战?

莎莉:
许多用于改造生物的DNA序列是天然的——也就是说,这些序列与我们在自然界中发现的序列相同——但这些“部分”是以不同的组合组合在一起的。这意味着我们通常不只是在寻找序列,而是在寻找序列是否错位。这是一个难题,因为DNA有很多自然的方式重新排列。

MC:纪录片,比如荒野密码正让人们看到基因工程领域中正在进行的更为“神秘”的研究。我们如何监管基因工程,我们需要进行哪些对话?

莎莉:
我不能具体评论这个问题,因为这不是我的专业知识——还有其他人非常参与这个领域,并谈论这些问题。监管问题有很多方面,合成生物学社区和政府的许多人在这些问题上共同努力。在我们的工作中,我们严格遵守妥善处理生物材料的规定,这些规定已经建立了很长时间。

MC:比如生物黑客公司奥丁正在出售工具包,这样人们就可以在自己家里对生物体进行基因改造。你对生物黑客有什么看法,它和你的工作有什么关系?

莎莉:我的看法很复杂。上个世纪一些最伟大的创新都是由人们在自己的车库里工作实现的。与此同时,在实验室环境中使用微生物,并制定严格的安全程序,是目前限制释放的最佳方法。我们在实验室设计、建造和测试工程微生物,遵循所有既定的生物安全法规。

MC:你预计基因工程领域在10年后会是什么样子?

莎莉:
它看起来会有很大的不同。我们能够设计和构建比五年前更大的DNA片段。在10年内,我们可以书写完整的基因组,而不仅仅是一小部分,这并非不合理。这开启了一系列全新的可能性和设计挑战,我迫不及待地想要成为解决问题的一部分。

我认为,在未来10年,我们还将看到更多用基因工程制造的产品进入市场。我们已经通过基因工程制造出了治疗糖尿病的胰岛素,奶酪的重组凝乳酶,以及更好的洗衣液(以及其他产品)。但还有许多其他产品即将上市,包括蜘蛛丝服装、更接近人类母乳的更好的婴儿配方奶粉、可再生塑料、生物燃料和治疗疾病的方法。

埃里克·杨采访了科技网络的科学作家莫莉·坎贝尔。188金宝搏备用

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