2007-11-16

基因工程參賽者創造模組化的 DNA 開發套件

Genetic-Engineering Competitors Create Modular DNA Dev Kit
http://www.wired.com/science/discoveries/news/2007/11/igem_winner

By Alexis Madrigal
11.13.07

大學生與高中生正幫助 MIT 科學家發展一種開放原碼的生物系統開發套件,那能對細胞做 Linux 為電腦所辦到的事。

身為國際遺傳工程機器(International Genetically Engineered Machines)競賽的一部份(在麻州劍橋舉行),上週,北京大學的學生從細菌創造出一條微小的裝配線。他們的參賽作品,「Towards a Self-Differentiated Bacterial Assembly Line(面向一個自我分化的細菌裝配線,http://parts.mit.edu/igem07/index.php/Peking)」在世界各地 50 個團隊中,替他們贏得大獎。

"生物學將要能夠製造出我們想要的東西," Tom Knight,一位 MIT 工程師,同時也是 iGEM 的共同創辦者。"而且,當那發生時,生產的經濟學將巨幅改變。不需要花幾十億美金(的設備)來製造東西。只要花 100 美金的細菌培養器(incubator)就足夠。"

這項競賽是迅速發展的合成生物學(synthetic biology)領域的一種展示。Knight 與他的同事 Randy Rettberg 與 Drew Endy(http://www.wired.com/wired/archive/13.01/mit.html),他在 2004 年創造出這場比賽,想要製造一種生物性系統,很容易應用電腦科學與工程學的工具來建造:利用標準零件與模組化設計來簡化複雜的系統。其目標是要創造「基因樂高(genetic Legos)」那能夠產生任何化學物質,從乙醇到藥物。

北京大學團隊的領導者,Yifan Yang(音譯:楊義凡),表示他的團隊回到中國後將精練其研究。他從他團隊的計畫中看見了各種不同的應用,包括氫的生化合成。

他表示,那有可能是「讓某些細胞變成厭氧性以產生氫,而它們的鄰居則以有氧呼吸或光合作用以提供它們能量」。

所有團隊都提供標準化的 DNA 片段,或稱 BioBricks(生物積木),給Registry of Standard Biological Parts(標準生物零件登記處,http://parts.mit.edu/registry/index.php/Main_Page)。其中一個最好的新 BioBricks 是墨爾本團隊的氣體囊泡編碼(gas-vesicles code,http://parts.mit.edu/igem07/index.php/Melbourne)。它致使 "浮力腔產生,那能罩住(booted up)其內任何細菌," Endy 說。換言之, BioBricks 讓研究者能夠任意製造會漂浮的細菌。那能用來收成能夠製造產品的細菌,例如生物燃料。(http://www.eurekalert.org/pub_releases/2007-11/asu-asu103107.php

加州柏克萊大學團隊創造出「細菌血(bacto-blood)」-- 一種大腸桿菌-血紅素糊狀物。經基因改造後的大腸桿菌能製造血紅素 -- 那能將氧攜往細胞 -- 以及一種化學物質稱為右旋海藻糖(trehalose)。海藻糖讓細胞能經得起冰凍與乾旱。經過冷凍乾燥的血液遲早會以有限度的冷藏,出現在開發中國家。它能夠輕易地儲存 -- 需要時加入(無菌)水就能使用。

新的 BioBricks 持續加入幾千個已經登記有案的陣容中。其目標是要創造一個「開放的微生物(Open Microbe)」,一種「開放原碼底盤,用以組裝生物系統」,Knight 說。

一個大學聯盟將在 2008 年釋出第一份 BioBrick Public License 的草案。那將允許任何人自由地(free)利用生物零件 -- 本質上是個細胞開發套件(cellular dev kit)。

Knight 相信今日的大學生競爭者將會是明日的 Packards(HP 的那個 P)、Wozniaks(科技頑童) 與 Bells(發明電話者)。

"上世紀是由基於物理科學原理的工程所主宰," Knight 說。"本世紀將會由來自於生物學與生物化學的工程所支配。"

在目前,他們仍是當代的大學學生,不管他們的科學聰穎,好像玩得很開心。當焦慮的競爭者等待贏家揭曉的那一刻,一位來自於 Missouri Western的學生,Jeremy Baumgardner(http://parts.mit.edu/igem07/index.php/Davidson_Missouri_W/Jordan_Baumgardner)領導一個自發性團體,跳著 hip-hop 聖歌「Cupid Shuffle(http://www.youtube.com/watch?v=h24_zoqu4_Q)」。某些羅漫史也在醞釀中。一位加州大學舊金山分校團隊成員,Jimmy Huang,在 blog 上分享他的體驗(http://www.openwetware.org/wiki/Lim:JimmyBlog),包含他為何十分關注這個獲勝隊伍:"來自於北京大學的可愛女孩給了我一件 T-Shirt... 我希望再度見到她,或許在另一場 iGEM 童子軍大會,如果不是在某種合成生物學會議上的話... "

這位 "Cute girl" 目前尚未取得回應。

※ 聖杯應該是堆出一個人吧。

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2 則留言:

fsj 提到...

人造染色體製出 人造生命近了

【聯合報╱編譯田思怡/報導】 2007.12.19

美國馬里蘭州科學家已創造全球第一個完全人造的染色體,此一重大突破,被視為以人造DNA創造新生命形式的大躍進。

華盛頓郵報報導,科學家首度在試管中製造DNA已是五十年前的事。當時是把尋常的化學成分連接成生命中最不尋常的分子。但直到最近,連最先進的實驗室也只能製造出DNA的一小部分,例如製造一兩個額外的基因,植入玉米作物,有助於玉米抵抗蟲害或忍受乾旱。

著名的基因學家、馬里蘭州「人造染色體」公司執行長凡特已製造出全球第一個人造染色體,是在實驗室製造的一長串DNA,比之前製造的DNA長許多倍,含有微生物維持生命和繁殖所需的所有指令。

製造人造染色體的詳細過程可能在明年初才會對外發表,但凡特已示範能把一個天然的染色體植入一個細胞內,讓細胞產生生命。如果人造染色體也能移植到一個細胞內,並產生生命,第一批用百分百人造染色體組成的活細胞可望於二○○八年底之前在實驗室中製造出來。

凡特將把這些活細胞用於製造替代燃料,像是乙醇和氫,以供應估計達一兆美元的市場需求。

雖然第一個人造染色體完全抄襲天然染色體,科學家也著手製造其他前所未有之生命形式的染色體。

科學家和哲學家都同意,用人造DNA創造生命體將是重大分水嶺,使生物和人造生物的界線變模糊,迫使人重新思考生物代表什麼意義。

柏克萊加州大學人類學家拉比諾說:「這引起有關什麼是天然,或天然可能變成什麼的嚴肅問題,進化過程不再是神聖和不可違背,實驗室中的人可以為了不同目的著手改進。」

科學家對造物的掌控不僅引起道德問題。科學家、恐怖分子或其他有創意的人究竟會造出什麼樣的有機物?如何抑制這些會自己複製的有機物?誰能擁有用於人造生命的基本工具的專利權?

部分專家擔心一些公司已壟斷控制人造生命的核心「操作系統」,可能成為人造生物產業中的微軟公司。

麻省理工學院科學家安迪說:「我們正邁向寫DNA程式的時代,就像電腦程式發展初期一般,但誰將擁有這些程式的版權?」

人造生物學新掘起的核心技術是高速的DNA製造機,能用基本的化學材料,像是糖、氮基化合物和磷酸鹽來製造長串的基因物質。

fsj 提到...

生物駭客來了! 基因工程網路自學

【聯合晚報╱編譯彭淮棟/綜合報導】 2009.01.31

「車庫傳奇」是科技史的重要一章,至少當代是這樣。蘋果電腦是喬布斯幾個臭皮匠在車庫裡發明的。Google的搜尋引擎是在車庫裡出生的。美聯社報導,現在業餘愛好者在家裡自己做基因工程。

這些業餘玩家使用自製的實驗設備,發揮從網路自學的科學知識,希望運用基因工程創造新的生命形式。傳統上,這是博士們在大學和企業公司的實驗室裡做的事。

在她舊金山家裡的「餐間實驗室」,31歲的電腦程式設計師梅瑞蒂絲‧帕特森研發基改優格菌,這種優格菌碰到三聚氰胺,會泛綠光。三聚氰胺就是前不久把中國大陸嬰兒奶粉變成毒奶粉,把寵物食物變有毒的化學物。

帕特森說,這類實驗既使人努力求知,又有益人類,何樂而不為。

目前為止,車庫或廚房都還沒有交出石破天驚的發現,批評者倒有不少。他們說,業餘玩家遲早會弄出一場環保或醫療災難來。支持者則說,這些未來的比爾蓋茲可能正在車庫裡研發某種癌症療法。

許多玩家可能在大學修過生物學,但絕大多數沒有什麼深造的學位,也不是在生物科技領域討生活。有些人以只求知識,不謀其利的「生物駭客」 (biohacker)自稱,十分自豪。

美國麻州劍橋有個叫DIYbio的組織正在成立一種社區實驗室,供民眾使用化學品和實驗設備,包括一套中古冷凍機,能降到攝氏零下80度,這是很多種細菌需要的存活溫度。

共同創辦人是24歲的考威爾,大學主修生物學,他說,業餘玩家可能從事疫苗、超效生質燃油等嚴肅的研發,但也可能來一點輕鬆的研究,例如能使刺青發光的墨魚基因。

無拘無束的創意,可能產生重要的發明。他說,科學可以做得很「性感」、很好玩、更像遊戲一點。

帕特森學習基因工程的途徑有二,一是讀科學論文,二是上網路論壇。她以不到一百美元的價錢,向一個生物供應公司訂購水母DNA來做綠色螢光蛋白質,又自己做實驗儀器,包括一具成本不到25美元的DNA分析儀。

國際生物科技觀察組織「ETC集團」警告,業餘實驗室或其他非正式實驗場所的安全防護不足,業餘玩家合成的生物可能逃出掌控,引起難以治療的疾病,或難以預料的環境損害。

有人則擔心恐怖分子利用DIY基因工程製造災害。帕特森說:「恐怖分子不必利用DIYbio,他們到社區學院註冊上課更方便。」

※ 有些實驗真的很危險,先想辦法弄到 P4 等級的實驗室吧,不希望看見「28小時毀滅倒數(28 Hours Later)」率先出現。

* Biopunk - Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Biopunk