生物黑客,在生物学实验中发挥 DIY 精神

来源:生物通 / 作者: / 2017-11-15
0 2 229

生物通报道  精密复杂的显微镜、测序仪,以及一系列即拆即用的试剂盒,已成为现代生物学实验室不可或缺的工具。有了它们,研究人员能够方便地开展复杂实验。不过,这些仪器也是神秘的,用户并不清楚它们如何组装,或如何工作。

于是,一个新的组织诞生了,那就是生物黑客(Biohacking),也称为 DIYbio(生物 DIY)。这些生物黑客往往来自社会的各个角落。他们热衷于自己动手,希望支持传统学术界和工业界以外的生物学研究。虽然预算和条件有限,但他们也带来了别具一格的科学发明。这一期的《BioTechniques》就重点介绍了他们。

让仪器更便宜

Gianpaolo Rando 是创业公司 SwissDeCode 的联合创始人。在他做博士后研究时,他发现了一种简单而可靠的 DNA 检测策略,不需要严格的温度控制。之后,他离开大学,专心投入创业工作。他们的第一个项目是 BeerDeCoded,也就是收集各种啤酒的基因组数据,目的是创建啤酒的 “家谱”。这种信息也许对酿造新啤酒有用。

这个团队找到了一些低成本的设备,包括离心机、热循环仪和凝胶电泳设备。不过,Rando 很快就发现,获取试剂和耗材既昂贵又困难。于是,他们寻找各种替代方案,在纯化 DNA 时,他甚至磨碎了猫砂。Rando 希望这种检测能被任何人使用,因此他将早期版本交给非科学家试用。“我想简化这个试剂盒,让它变得更加用户友好,” 他说。

BioCurious 是全球最早的生物黑客组织之一。他们最近的一个成功案例是 OpenPCR,也就是利用开源工具包来组装低成本的热循环仪。最终,研究人员开发出一种 Open qPCR 仪器,成本不到 3800 美元,比市场上的仪器价格大约低了一个数量级。“许多研究人员买不起他们所需的设备,特别是在国外,”Maria Chavez 指出。

让技术更普及

美女科学家 Lucia Prieto-Godino 的想法则略有不同。她从事果蝇的神经遗传学研究,但在了解到非洲研究人员很少有机会从事这方面研究时,她希望能够缩小技术差距。于是,Prieto-Godino 和几位研究人员来到非洲,开始果蝇遗传学的教学和研究。

“我们总是临时组装设备,因为我们从来没有满足需求的东西,” 她说。捐赠的荧光显微镜可能缺少镜头,因此他们会增加一个便宜的网络摄像头,用筷子和胶带固定住。慢慢地,他们开发出一些开放式硬件工具,并计划将这些工具纳入非洲未来的生物学课程。

当 Prieto-Godino 在英国的 Francis Crick 研究所建立自己的实验室时,这种即兴创造的能力依然在发挥作用。订购一台商业化仪器需要时间,也很昂贵,于是她借助实验室的 3D 打印机,更快地组装所需的设备。Prieto-Godino 认为,非洲的那段经历增强了她的知识和信心,“能够快速改造你的设备来满足你的需求,这是十分强大的。”

生物 DIY

Tobey Wenzel 是剑桥大学的一名化学工程和生物技术博士后,也是一名对生物整合很感兴趣的物理学家。在攻读博士学位时,他希望将太阳能电池中的蓝藻整合起来发电。不过,这仅仅是他的构思,没有任何经费或仪器,所以他需要从头构建许多东西。

Wenzel 认为,定制系统的能力十分强大,通常可带来比现有设备更好的工具。不过,DIY 过程也存在一些固有的挑战,比如文档化。如何帮助研究人员更准确地记录他们 DIY 的过程,Wenzel 一直在思索策略。

如果没有这种支持结构,其他研究人员可能很难制作,并对其进行改进。此外,如果博士生或博士后制作出设备,那么在他离开实验室之后,这个设备可能就没人用了。为此,Wenzel 开发出一种 XML 文本编辑器 DocuBricks,它提示用户以标准方式填写 DIY 硬件项目的关键信息。比如,在 DIY 显微镜时,说明定位、光学和照明组件。

在科技日益发达的今天,也许我们已经忘了实验原理,只是跟着说明书一步一步去操作。知其然,更要知其所以然。生物黑客的出现正提醒我们不要一味依赖说明书,还要打破传统的思维定势,在实验中大胆创新。(生物通 薄荷)

原文标题:

BOOTSTRAPPING BIOLOGY

Sarah Webb, Ph.D. BioTechniques, Vol. 63, October 2017, pp. 152–156

关注微信公众号(bio360),定时推送,福利互动精彩多
4

参与评论

登录后参与评论

评论

换一换

这题目取得,直接说让人类灭亡得了

是不是要多吃酸奶,使肠道菌群合理

中国是个14亿人口的大国,也是患癌大国,然而投入治癌药的科研确少的可怜,希望国家多点资金鼓励正在研发抗癌药的科学家,少买美债。

Palermo这个人害惨世界上很多人

 关注生物360微信

关注生物360微信