在《侏罗纪世界》中制造超级基因恐龙的“利器”

今年的夏天,当《侏罗纪公园》进入第4部曲——《侏罗纪世界》之际,22年前的小岛已经发展成为一个庞大的主题公园和度假胜地——侏罗纪世界。在这里,游客们可以乘着船、驾着车,也可以坐在透明的旋转球里欣赏身边的恐龙……

该影片自6月12日上映后,首周的收入突破3.29亿欧元(5亿美元),创造了电影史上的新突破。这部影片由史蒂文•斯皮尔伯格监制,故事背景设定在22年后,国际基因科技公司(InGen)意外制造出可怕的D-Rex掠食者超级恐龙,给包括人类在内的所有生物都带来了严重的威胁。

“超级恐龙”原来是基因合成恐龙

剧中的超级恐龙结合了玛君龙、南方巨兽龙、蛇和乌贼等的基因,体长约12米,其吼声能达到140——160分贝(堪比波音747飞机起降时的声音),最快奔跑时速能达30英里,比其他恐龙体积更大、外形更凶猛、智力更高,是不折不扣的终极杀手。

这个超级恐龙原来是由国际基因科技公司(InGen)将不同恐龙种类甚至不同物种的DNA相结合而成。在该电影中,人类可通过新型的基因编辑工具,提取特定生物体基因组中所需要的目的基因,或者是人工合成指定序列的DNA片段。这些DNA片段被转入特定生物(恐龙)中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体(D-Rex掠食者恐龙)。

基因恐龙背后的“利器”:新技术、新仪器

基因恐龙是在基因改造实验室合成的。在影片中,我们看到国际基因科技公司(InGen)虚拟实验室的场景如同我们真实的科学实验室,这是因《侏罗纪世界》的制片人斯皮尔伯格团队找到了科学仪器服务领域的领头羊—赛默飞世尔,这家年销售额170亿美元、在50个国家拥有员工约50,000人的公司旗下的产品涵盖了科学研究领域的各类试剂耗材和大型分析仪器,包括细胞培养类、细胞分析仪器和试剂、蛋白研究、核酸分析仪器等。

在影片中,赛默飞安排了各种仪器、辅助设备、实验耗材送到电影中虚构的Hammond Creation实验室,并将一些旧的仪器和其他设备也用来布置Hammond Creation实验室,以增加其真实性。

此外,赛默飞团队还教电影主角和临时演员如何使用这些仪器,甚至为了让演员看起来更真实,赛默飞分析仪器组高级公关经理Marcia Goff和细胞生物学研发部负责人Xavier还客串了一日演员,他们穿上白大褂,带上防护眼镜,在镜头前“工作”。

镜头中出现的生命科学“神器”解读

Ion Torrent测序仪

二代测序(NGS)通过巨型并行测序(边合成边测序,也称高通量测序)方法,在24h内即可得到数千的百万碱基级序列信息,为过去在实际应用中很难实现的全新研究领域打开了一扇大门。

看过《侏罗纪世界》的小伙伴们会发现,在合成转基因恐龙——“D-Rex掠食者恐龙”的实验室里,背景有许多高大上的仪器,其中有款盒式仪器的外壳上显示着Ion Proton的标签;这是赛默飞公司旗下的Life Technologies在三年前推出的基于Ion Torrent测序技术的Ion Proton系统(快速的基因组规模台式测序仪),作为一个台式测序系统,能够在几小时内在Ion PI 芯片上实现外显子组和转录组测序。

Ion Torrent测序技术利用半导体芯片方法,比其他台式二代测序技术要更简单、更快速、性价比更高、通量灵活性更高。

随着Ion PII芯片的发布,Ion Proton系统只需几小时即可实现外显子组和转录组测序,可执行200bp读长的单端测序,单次测序产生数据超过10G,带来人类规模的基因组测序——在24h内测定从DNA到变异,同时只需1000 美元即可在一天时间内完成个人全基因组测序。新型的基因测序仪系统正在助力新物种的制造,或将改变世界。

除了Ion Proton系统之外,基于Ion Torrent技术的产品还有可实现高质量、易实现的测序Ion PGM系统,当该系统配备了齐全的数据分析方案流程后,还可让癌症研究人员能够解决区分癌症司机突变和乘客突变的关键挑战;Ion Chef系统则简化了Ion Proton和Ion PGM系统的工作流程,能够实现简单、可重复、完全自动化的模板制备和芯片上样。

实时PCR 系统

《侏罗纪世界》里出现的PCR平台——QuantStudio 12K Flex,是赛默飞旗下规格最高的平台,它可提供的加热模块包括96孔、96孔快速、384孔、TaqMan、Array Card(384孔微流体芯片)、OpenArray(3,072个通孔)等,单次运行通量提高达32倍,可随时调整实验规模并马上执行,定量PCR与数字PCR无缝切换。

QuantStudio 12K Flex实时PCR系统可进行基因表达、miRNA图谱分析、SNP基因分型、拷贝数变异、Protein Thermal Shift、高分辨率熔解曲线、病原体检测、药物基因组学和数字PCR。

较低的成本实现微型化、无与伦比的通量、从qPCR到数字PCR的无缝转换的优势加快了许多高通量研究应用的发展,如:药物开发、 药物靶点验证、MicroRNA表达谱分析和农业分子检测。

Ion One Touch System自动化样品工作站

在过去,生物工程、DNA质粒纯化、药物筛选、ELISA反应、PCR前处理、DNA测序处理、临床检验样品处理及血站系统高通量样品分析研究者皆是右手移液枪,左手Tube管,试验过程耗时耗力较大且精准度与准确度颇受影响。影片中呈现的Ion One Touch System自动化工作站通过构建标准化的实验流程的建立减少了人为误差,提高实验的重复性,降低液体样品处理成本。

除此之外,还可以将其升级为Ion One Touch 2 System,能够加快试验速度,助力科研工作者精准地完成移液、梯度稀释、分液以及合并液体等液体处理工作,那些被广泛应用于等人力工作将被机器取代。

对新生物的探索永不停止,续集或有更多基因公司

不同于很多打算拍续集的影片,《侏罗纪世界》的结局很圆满,并非设置了多么大的一个悬念,不会让观众有“这是个超长预告片”的错觉。不过导演科林·特莱沃若透露,在影片中有一段对话被刻意剪掉了,正是为了给续集留下更多空间,续集或有更多基因公司。

此外,吴博士在实验室里与马沙拉尼先生争论,在谈论到“我们只是习惯了扮演野兽的角色”后,吴博士继续说:“你以为你能控制它到什么时候?这个世界上并不是只有我们公司能制造恐龙的。”这段台词也揭示了在续集中可能会有更多类似“基因公司”的组织参与到恐龙的制造中来。

人类无需恐惧基因技术,更多或将被用于医学治疗

国际基因科技公司(InGen)的科学家创造出的基因混合恐龙一方面加深了观众对基因改造技术的认知;另一方面也带来了担忧——人类是否会被“转基因物种”统治?

例如前不久我国中山大学基因工程教育部重点实验室副教授黄军就及中山大学附属第一医院周灿权教授,在Protein&Cell发表了他们的课题组利用CRISPR/Cas9系统对人类胚胎基因组改造的研究结果,是人类第一次对胚胎基因组进行基因编辑(定向定点改造),这种方法或可助力科学家定制出健康的、完美的婴儿。

一些反对者认为这既不不符合道德伦理,还可能存在其它的风险;支持者认为,对胚胎的基因改造技术不因一味的封杀它,我们应该多多支持新的技术,尤其是在确认他们可以用于未来“新医学”的治疗方向。

以二代测序技术为例,它为实现多基因的深度分析提供了理想平台,使得诊断技术逐步由单个分子标志物的分析向多基因多平台分析技术过渡,循着多基因的分子分型结合靶向药物的合理应用可助力多种癌症的个体化诊疗模式。

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