基因工程在过去的几十年里取得了巨大的进步，使从工业生物技术到医学等许多领域受益。然而，相关实验室技术的发展往往跟不上这一步伐，使许多方法过时，需要改革。
188金宝搏备用与Beckman Coulter生命科学公司的商业产品经理Brittany Niccum进行了交谈，了解了基于柱的DNA清理的局限性——一种用于基因工程的关键技术——并探索了替代的、现代化的选择。在这次采访中，布列塔尼还分享了她对基因工程领域最大趋势和进步的看法，以及她对未来技术的展望。
安娜·麦克唐纳(AM):从你作为基因工程专家的角度来看，在过去的20年里，这个领域取得了哪些重大进展?
布列塔尼·尼克姆(BN):在过去的几十年里发生了很多事情。当我进入这个领域时，有一个很大的领域是制造生物燃料。我在实验室里轮岗，在那里我们研究工程细菌产生氢。问题是，当时的天然油还是很便宜的，而制造这些生物油就不便宜了，所以这种趋势有点减弱了。但由此产生的结果是，通过工程生物来制造需求量大的化合物，同时也有一种困难的自然方法:例如，疟疾治疗，青蒿素，过去是从苦艾树的树皮中提取的。现在我们可以设计微生物来生产这种化学物质，而不必依赖于从树皮中提取。因此，远离那些价格更高或对生态破坏太大的化学品是非常重要的。
基因工程在科学和医学上有很多应用。詹妮弗Doudna去年因开发CRISPR/Cas9而获得诺贝尔奖这个工具近年来一直是基因工程的基础。研究人员已将其应用于疾病状态和遗传疾病，包括镰状细胞病、失明、癌症甚至COVID-19。
有趣的是，尽管有这么多的进步，在很多情况下，我们仍然在使用20世纪40年代发现的实验室技术。即使是较新的方法，如吉布森(Gibson)和金门(Golden Gate)，也从21世纪初开始出现，并没有太大变化。所以我们在概念上所能做的和我们仍在使用的实验室技术之间存在脱节。
问:有哪些过时的实验室技术或技术没有跟上进步的例子?
BN:有些东西显然已经更新了，比如测序技术，流式细胞术，超离心，以及我们可以在实验室用计算机分析做什么。但一些基本技术并没有改变。我在学校总是有年长的导师，所以我学习了他们三四十年前使用的技术(一位导师回忆说，她在学校的时候，一手拿着移液器，一手拿着香烟，所以这是一个不同的时代!)当然，在我读研究生的时候，有些东西已经改变了，比如移液器和培养皿都是塑料的，而不是玻璃的，培养皿也跟着培养基一起来了。但在很多方面，如果你20或30年前在实验室里，今天走回来，你不会注意到什么不同。
一项没有太大变化的技术是柱状或硅基DNA净化技术，它用于DNA和质粒净化，最早是在20世纪80年代发展起来的。清理步骤对于几乎任何分子生物学、基因工程和合成生物学工作流程都是必不可少的。自1991年以来，专栏清理就出现在市场上，从那时起就没有真正改变过。有趣的是，自1991年以来，我们就没有使用过软盘了，那为什么还有这么多人还在使用这种老方法呢?
问:过时的技术对实验室技术人员或工作流程本身来说是一个更大的问题吗?
BN:对于正常的PCR清理，你能做的最大样品数量是24或36，因为这是你的离心机所能容纳的全部。这确实需要时间:你必须加入液体，把它带到离心机(通常在工作台的末端，几乎总是共用设备)，把样品放在里面，旋转一分钟，取出，倾倒，然后重复。差不多都是30分钟左右。这并不是说它很难或复杂，只是它涉及的内容非常多，可能会让人头脑麻木——你真的必须坚持下去。24个样本有超过300个接触点。我很笨手笨脚，所以我掉了一些样品，如果是珍贵的样品，那就不好了。由于计数丢失，或者在添加洗涤缓冲液或忘记放入洗脱液时翻倍而跳过样品也很常见。
许多技术人员每天都要进行多次清理——对于合成生物学工作流程来说，你有四到五个清理步骤。这意味着你至少花了两个小时，而这两个小时本可以用来做别的事情。当我所在的贝克曼库尔特生命科学公司(Beckman Coulter Life Sciences)对实验室的科学家和其他工作人员进行调查时，我们发现，在将样品从一个井转移到另一个井之后，PCR清理在实验室最不喜欢的任务中排名第二。我们也发现超过46%的受访者每周做1-24次DNA或质粒准备清理，超过12%的受访者每周做97次以上的清理。这需要花很多时间来清理，而且会带来身体上的痛苦。我最大的移液手受伤是在我做博士后的时候，当时我从早上8点到第二天凌晨3点都在实验室里。第二天我的手就基本没用了。
问:列清理的替代方法是什么?
BN:现在有仪器使DNA清理和质粒纯化现代化，并使其成为半自动化的过程，就像贝克曼库尔特生命科学公司开发的EMnetik系统一样。它和烤面包机差不多大。该试剂盒由磁珠技术SuperSPRI组成，该技术对磁场具有高度反应性。这与磁性混合器相结合，可以实现半自动磁珠DNA清理。质粒纯化试剂盒使用相同的技术从细菌培养中纯化质粒。
EMnetik系统将接触点从300个减少到50个以下，并在16分钟内完成清理工作。它也很容易使用:用户界面告诉你该做什么，什么时候做。所以这对那些没有太多经验的学生来说真的很有帮助。根据你做了多少清理工作，你可能会减少一天的实验时间。如果你在工业中，为合成生物学制造结构或产品，它可能会让你比竞争对手领先一天。
问:这一领域的其他趋势是什么?未来的技术会是什么样子?
BN:在20世纪80年代和90年代，人们可以对一个基因进行测序，但这个过程是如此的劳动密集型，以至于一个序列将是他们的整个博士论文。在我的论文中，我对500个菌株的基因组进行了测序大肠杆菌我在五年内就做到了。所以，虽然很难想象我们在10年或20年后会有什么能力，但我想说的是，事情将遵循这一轨迹，变得更加自动化和流线型。
在基因工程中，可能永远不会出现添加一种成分就永远离开的情况!这可能是件好事，因为人力资本的组成部分是至关重要的。但像EMnetik系统这样的仪器和未来的方法确实意味着更好、更有效地利用人们的时间。他们可以腾出时间以不同的方式应用，比如解决问题，而不是坐在长凳上做单调的工作。我记得在研究生院的时候，我每天的计划都围绕着大扫除。因此，虽然像EMnetik系统这样的仪器可能不会帮助我更快地完成博士学位，但它可能会减少一件让我担心的事情，让我不必计划我的日子。而且绝对少了一个移液管手受伤。
Brittany Niccum采访了科技网络的科学作家Anna MacDonald。188金宝搏备用
