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实际上可以识别疾病的状态

时间:2018-10-17 15:22 来源:六合网址|六合开奖结果查询|六合开奖现场|香港六合开奖直播///彩票3d 作者:admin 阅读:
  这样得到的装置令工程师倍感欣慰:一个紧凑的黑色立方体,表面看起来像是一台被扯开的台式电脑。Layton表示,最困难的部分是编写控制硬件所需的软件,并确定什么信号驱动什么动作。“这是一次艰难的探索。”他说。但总的来说,这个项目满足了他对工程和软件设计的业余兴趣,更不用说生物化学了。
 
  Winston Becker是该实验室的一名医学生,拥有双博士学位和工程力学硕士学位。出于类似的原因,他被吸引到这个项目中来。“我想做一些偏物理和定量方面的研究。很明显,能有机会运用仪器技术,制作仪器,是一件让人兴奋的事。”
 
  但是,直接买一台显微镜岂不是更简单?根据Greenleaf的说法,这一选项并不存在,或者至少不是能够负担的选择。“真的没有什么现成可用的设备,”他说,“没有任何设备能完成我们想做的事情。”他估计,定制一台仪器可能要花费数十万美元。
 
  Das在Greenleaf实验室的协助下,依据Greenleaf的设计制造出了自己的仪器,他说这次经历“非常有趣”。但他表示,由于没有操作指南,“你要不怕去烦扰别人”。
 
  尽管如此,仍可能出现一些棘手的问题,比如Das的仪器无法正确聚焦。经过两周的故障诊断,Das意识到缺失了一个镜头。他说:“这太愚蠢了。” 此后,他编写了一本64页的说明书。宾夕法尼亚州斯沃斯莫尔学院的Nick Kaplinsky也发表了一篇详细的博客评论,描述了他将GAIIx转化为一种用于植物根系成像的显微镜(RootScope)的相关工作。
 
  按照以虚构的星际飞船命名仪器的传统,Das将他的仪器命名为“红矮星号”,取自一个英国科幻系列小说;这个团队随后又增加了一艘姊妹船——“诺斯特罗莫号”(取自《异形》)。
 
  Greenleaf的其他仪器包括“黄金之心”(《银河系漫游指南》)、“博格方块”(《星际迷航:下一代》)和“宁静号”(《萤火虫》)。“如果你建造了一台仪器,你就会得到为它命名的荣耀。”Greenleaf说。他的实验室实际上有十几台测序仪,它们散落在楼里,处于不同的分解状态,其中大部分只花了运费而已。
 
  如果一切按计划进行,这支“舰队”将成为Greenleaf工作中不可或缺的一部分。他的实验室最出名的可能要属开发出了ATAC-seq——一种评估与蛋白质结合的染色质的可接近性的方法,实验室一半的人力都投入进了这项工作中。现在,Greenleaf希望合并这些团队,利用他改造后的测序仪构建数学模型,准确地反映细胞内部的大分子互作。
 
  那么其他研究人员会效仿吗?Schroth表示,由于涉及到试剂、硬件和分析工具,这些分析方法自定义程度较高,很难在其他实验室中复制,尤其是在没有专业人员帮助的情况下。
 
  但是改造者提出了一个简单的解决办法:开放现代平台进行探索。Burge说:“这样一来,科学界就可以开发出一些新用途,让每个人都受益。”Finkelstein也表示:“淘汰的测序仪有很大的再利用空间,只要你愿意去做。”要获得这样一个阵列,挑战在于如何捕获转录RNA。Lis和Greenleaf分别在双链DNA分子末端引入了物理块,使RNA聚合酶(产生mRNA分子的酶)和它的转录本停滞不前。在纽约威尔康奈尔医学院,RNA生物学家Samie Jaffrey所在团队(由化学生物学家Nina Svensen领导,那时她在实验室做博后)利用一种特殊的病毒RNA聚合酶将新合成的RNA连接到芯片,然后添加了核酸酶来降解模板DNA。
 
  针对某种疾病进行改造
 
  对于斯坦福的生物物理学家Rhiju Das来说,这样的RNA阵列已经成为一种识别可用于诊断活动性结核病分子的平台。该项目源于一位同事发现了三种可区分潜伏结核和活动性结核的RNA标记。
 
  他们面临的挑战是精确定位 “核糖开关”分子——实际上可以识别疾病的状态。这样的诊断分子必须能够结合所有的三个RNA,外加一个荧光标记,并根据所存在的RNA改变形状。“很明显,这些条件让人崩溃。”Das表示。
 
  为了解决这个难题,Das为他联合开发的一款在线游戏eterna招募了一群玩家。玩家的任务是设计出能够以特定方式折叠的RNA;最有希望的结构被合成为DNA测序库的一部分,每次10000个,并在GAIIx芯片上进行测试。每个设计有1万个测量值,这就意味着每个实验中大约有1亿个数据点,这些数据会反馈给玩家以提高他们的技能。
 
  Das说,随着时间的推移,一些用户变得相当熟练。“玩家现在已经发现了背后的基本原理,因此能够得到完美的核糖开关——热力学上最优,适用于各种测试。”
 
  另外还有一项OpenTB挑战赛(OpenTB Challenge)。在3轮游戏中,Das的团队测试了187名玩家的近2.7万个核糖开关,鉴定出了几个似乎符合要求的开关。其中一个是由马萨诸塞州一位退休工程师提交的,它在一种状态下看起来像一个城堡的平面图,而在另一种状态下则像一个锚。现在,在盖茨基金会的资助下,Das计划开始测试其中部分设计是否能用于像检测怀孕一样来检测结核病。
 
  与此同时,一些科学家已经进入到下一步:将芯片上的RNA翻译成蛋白质。2016年,Svensen表明她可以利用抗生素嘌呤霉素将肽固定在表面,从而在阵列上合成被称为多肽的短蛋白序列。
 
  今年6月,Greenleaf实验室的博士后Curtis Layton报道开发了一种名为“大规模并行阵列蛋白质展示”(Protein display on a Massively Parallel Array)的方法,分析了SNAP-tag酶的156,140种变体。他想了解氨基酸序列与蛋白质功能之间微妙的关系。他表示:“能够在这些机器上进行全新的蛋白质功能分析,真是太令人兴奋了。”
 
  但是,这些令人兴奋的工作并不容易:Layton花了四五年时间开发他的方法和硬件。Svensen花了两年的时间开发出了自己的方法——现在被Jaffrey的实验室用来创建一个全人类蛋白质组芯片。
 
  她表示:“那时候给GAII买一个测序试剂盒需要5000美元。如果每一次实验都得花这么多钱,那么你很难进行太多轮的优化。”因此,目前在英国邓迪大学威康抗感染研究中心工作的Svensen主要在显微镜载玻片上做测试,或者使用本部门核心设施的废弃流动池。
 
  改造历程
 
  大多数GAIIx改造者使用的机器基本上保持了原样,仅通过调整仪器软件完成他们想做的。按照Jaffrey的说法,这使得任何一个身边放着一台GAIIx的人都可以使用它。“我们不想要只有工程师才能使用的东西,任何研究人员都可以利用这台仪器开展我们的实验。”
 
  Greenleaf实验室早期利用GAIIx进行的RNA研究也没有什么不同。Layton表示,这个系统是由斯坦福大学的遗传学家Patrick Brown捐赠,为了纪念《星球大战》中的“千年隼号”飞船而命名的,飞行员Han Solo曾对这艘飞船发出呼喊:“听到了吗?坚持住!”

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