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科學(xué)研究：手工制作細(xì)胞穿孔儀


圖片來源：Pixabay
只需重新利用普通打火機的部件，就可以自制新型的細(xì)胞穿孔儀！這款名為ElectroPen的電穿孔儀充分體現(xiàn)了“節(jié)儉科學(xué)”的傳統(tǒng)，它可以為學(xué)生和研究人員提供昂貴儀器的廉價版本。
“未來的發(fā)展趨勢是合成生物學(xué)：不單是在計算機上編碼，而是真正對活細(xì)胞進行編碼，這樣才能更好地幫助我們應(yīng)對疾病、氣候變化和環(huán)境污染等重大挑戰(zhàn)?！盓lectroPen的聯(lián)合創(chuàng)始人、美國佐治亞理工學(xué)院的生物工程師薩阿德·巴哈姆拉（Saad Bhamla）說。但是，相比于修改計算機代碼，編輯細(xì)胞基因組需要更多精密設(shè)備。因此，巴哈姆拉與當(dāng)?shù)匾凰咧械目茖W(xué)課合作了大約2年時間，專門開發(fā)廉價版的實驗工具，其中就包括電穿孔儀（electroporator）。
如果需要完成藥物反應(yīng)測試或修改DNA，科學(xué)家首先需要突破細(xì)胞膜的保護。電穿孔儀可以通過瞬時高功率電流打開細(xì)胞膜。生物科技公司賽默飛世爾科技（Thermo Fisher Scientific）的產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)澤維爾德·莫雷拉特·杜卓（Xavier de Mollerat du Jeu，并未參與這項工具的研發(fā)）認(rèn)為，電穿孔一般是通過瞬時提高細(xì)胞膜的通透性，將核酸或蛋白等導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)部。
標(biāo)準(zhǔn)的電穿孔儀成本高達(dá)數(shù)千美元，可以通過設(shè)計好的電路產(chǎn)生科學(xué)家所需的電擊。不過，還有一種更便宜的方法：通過壓電晶體在承受機械應(yīng)力時會釋放電荷，也能實現(xiàn)這一點。在《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》（PLOS Biology）上，巴哈姆拉團隊發(fā)布了使用壓電丁烷點火器制作電穿孔儀的指南。
斯坦福大學(xué)的生物工程師馬努·普拉卡什（Manu Prakash，曾經(jīng)指導(dǎo)過巴哈姆拉，但未參與這項研究）說：“創(chuàng)造性的解決方案幾乎就藏在我們的眼皮底下。很多人以前都用過火花點火器，但以截然不同的方式拓展它的用途，這一點非常漂亮?！?br> ElectroPen可以產(chǎn)生2000伏特的短脈沖并持續(xù)5毫秒，而商用設(shè)備則可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景提供不同的電壓和持續(xù)時間。顯然，簡易的ElectroPen更親民：只要花幾美元，任何人都可以自制一件細(xì)胞穿孔儀，以此穿透至少一種類型的細(xì)胞。
杜卓表示：“門檻一定要低，這點非常必要，否則不是每個人都可以做那些實驗。在我看來，普及細(xì)胞穿孔儀是一件好事。”到目前為止，已經(jīng)有高中生使用ElectroPen修改大腸桿菌的DNA了，他們已經(jīng)成功使大腸桿菌產(chǎn)生了熒光蛋白。
與此同時，巴哈姆拉已經(jīng)計劃實施下一個“節(jié)儉科學(xué)”項目了。他說，制造便宜的儀器，“就像給你一部智能手機，把自由發(fā)揮的空間都留給了使用者，讓他們自己去思考在手機上使用哪些應(yīng)用。在這里，這意味著讓他們自己決定修改什么類型的細(xì)胞，追求什么樣的挑戰(zhàn)?！?br> 撰文：索菲·布什維克（Sophie Bushwick）
翻譯：林清
文章來源：環(huán)球科學(xué)


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