Nature：摆弄CRISPR的生物黑客

　　

生物通报道  完全未接受过正规的科学训练，但这却并未能阻止Johan Sosa去涉足最强大的一种分子生物学工具。3年前，科学家们开发出了这一称作为CRISPR的技术来靶向改造DNA。Sosa现已利用CRISPR完成了几项试管实验。他希望下周能够在酵母中尝试这种方法，并在迟些时候将之应用于模式植物拟南芥。

CRISPR的简易及通用性，使得科学家们能够比以往更加容易地实现对基因序列的特异改造。研究人员利用CRISPR来编辑从细菌到人类胚胎一切生物的基因；这一技术有潜力除去受到遗传疾病困扰的家族的遗传缺陷，按前所未有的方式来治疗癌症，或是在猪体内培育出人体器官。一位研究者甚至还提出，可以改造大象基因组来制造出能适应寒冷的、早已灭绝的猛犸象（延伸阅读：Nature：CRISPR，数数那些有前景的应用领域）。

这样的壮举是DIY（自己动手）“生物黑客”无法做到的。生物黑客指的是在不断壮大的业余生物学家群体——他们往往在社区实验室中工作，这些实验室通常要收取一定的费用才能使用它们的设备和用品。创新精神驱使着这些生物黑客去摆弄酵母来改变啤酒的风味，用细菌建造出艺术装饰，或是去探究严肃的基础研究问题，这些业余爱好者们已迫不及待地想去尝试CRISPR技术。

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生活在都柏林（Dublin）的企业家和生物黑客Andreas Stürmer说：“它是有史以来最了不起的工具。你可以在自己家里做这些事情。”

Sosa是来自加州圣荷西(San Jose)的一名IT顾问，大约在三年前出于爱好他成为了生物黑客，那时他决定要在实验室中培育出器官或其他的身体部位。一开始，他并不知道这一目标是多么的不切实际。“我只是想可以取得一群干细胞，向它们添加东西，”他说。

当他开始读分子生物学课本、参加学术研讨会及自学实验室技术时才了解操控活细胞存在的挑战。他加入到了加州森尼韦尔（Sunnyvale）的BioCurious社区实验室。

Sosa并不确定一旦他掌握了CRISPR会用它来做什么。他或许会参与到BioCurious的一项团体工作中操控酵母来生成酪蛋白（牛奶中的一种蛋白质），朝着制造出素食奶酪迈进一步。这可能涉及到利用CRISPR来了解如何在不同类型的酵母中化学改性蛋白质。他说：“现在我们有能力去做一直以来大型实验室在做的工作。这令人感到非常兴奋。”

东京大学生物数据可视化研究人员Georg Tremmel对CRISPR有着明确的计划。他和合作者们打算“反向操控”在日本销售的转基因蓝色康乃馨，除去让花儿变成蓝色的插入基因，然后让其恢复为它的“自然”的白色状态。他们希望大众能够去思考这些双重改造的康乃馨与具有几乎完全相同基因组的未经遗传工程改造的植物有何不同。

Tremmel说到目前为止，这个项目最难的部分并非是使用CRISPR，而是在细胞培养基中培育康乃馨。另一个挑战是要获得许可来展示这项工作：虽然蓝色康乃馨已获得批准在日本出售，但这种反向操控白色康乃馨或许还需要监管机构批准才能将它们带出实验室。

除了各种创造性可能，CRISPR也有潜力带来灾祸。在过去的几年里美国联邦调查局生物恐怖保护团队煞费苦心地与生物黑客团体建立起关系，经常提醒其成员要警惕可疑的活动。Wilson中心科学政策研究员Todd Kuiken说，这些担心是不必要的。大多数生物黑客都怀着良好的目的，例如制造出彩虹色的细菌或是酿造出独特的啤酒。

Kuiken说，还有一种倾向就是过于高估了DIY生物学家能做的事情。诸如酶和抗体一类的试剂都很昂贵，分子生物学实验非常费时，职业科学家认为理所当然的设备往往超出了个人或社区实验室的经济能力。并且大多数社区实验室都坚持，他们的成员只用需要最低水平生物安全防护的生物来开展工作，这使得人类细胞和大多数病原体被摒弃在选项之外。在欧洲的一些地区，在专门机构之外的地方进行遗传操控是非法的。

Keoni Gandall说，考虑到一个DIY实验室的限制条件，许多业余爱好者只是在他们需要极其精确地改造基因组时才会借助CRISPR。Gandall是加州的一名16岁的生物黑客和科学公正拥护者，三年来他一直在家中利用聚合酶链式反应仪（ PCR仪）和离心机开展研究工作。到目前为止，Gandall只在当地一家大学实验室充当志愿者时利用过CRISPR。“它很好，”Gandall说。

关于CRISPR最大的恐惧是，有人会利用它来制造一种可以违背自然规律的极快速度在生物种群中传播一种遗传改变。但加州旧金山的环境律师及DIY生物黑客Dan Wright认为，这样的情况仍然超出了大多数业余爱好者的能力。建立这样的系统超越了他和同事们打算完成的相对简单的改造。

Wright说：“这太难了。此刻只是在一种植物中敲除一个基因对生物黑客来说就可以算得上是个挑战。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Biohackers gear up for genome editing

A complete lack of formal scientific training has not kept Johan Sosa from dabbling with one of the most powerful molecular-biology tools to come along in decades.