Ilya Finkelstein在回顧德克薩斯大學(xué)科學(xué)家及其同事在著名的學(xué)術(shù)期刊Cell中獲得該項(xiàng)目的起源時(shí)笑了笑。根據(jù)同行評(píng)審的文章，他們找到了一種方法讓科學(xué)家們更安全地使用一種稱為CRISPR 的新型基因編輯技術(shù) - 這種技術(shù)已經(jīng)將大部分科學(xué)世界卷入了看似奇妙的辯論中，例如是否創(chuàng)造了不需要的蘑菇。超市中的褐色可能導(dǎo)致人們創(chuàng)造新的動(dòng)物或訂購(gòu)設(shè)計(jì)師DNA的嬰兒。

感謝CRISPR，辯論不再是受科幻電影啟發(fā)的抽象論據(jù)。那些CRISPR修飾的蘑菇成了商店的貨架。2015年，中國(guó)科學(xué)家通過使用CRISPR來操縱人類胚胎，讓世界大部分人感到震驚，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在許多科學(xué)家擔(dān)心的情況下失敗了。僅僅兩年之后，由于CRISPR的倫理和法律影響僅略微清晰，十幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)正在人體細(xì)胞上使用該技術(shù)，本月早些時(shí)候?qū)θ祟惻咛サ难芯揩@得了國(guó)際頭條新聞。

根據(jù)他們的論文，F(xiàn)inkelstein和他的同事開發(fā)了一種技術(shù)，它基本上使得CRISPR不太可能對(duì)它所修飾的基因進(jìn)行爭(zhēng)奪。他們說，他們的工作可以幫助科學(xué)家治愈糖尿病等疾病，同時(shí)顯著降低癌癥等副作用的風(fēng)險(xiǎn)。

這一突破是合作的結(jié)果，聽起來像是一個(gè)關(guān)于一群不匹配的人走進(jìn)酒吧的笑話 - 一個(gè)機(jī)械工程師，一個(gè)數(shù)學(xué)家，一個(gè)生物化學(xué)家和一個(gè)天體物理學(xué)家。它始于一個(gè)謙虛的請(qǐng)求：“有沒有人想要通過垃圾挖掘博士學(xué)位?”

Finkelstein于2014年開始提出這項(xiàng)建議。作為分子生物科學(xué)系的助理教授 - 他的實(shí)驗(yàn)室致力于研究人類基因組與衰老的關(guān)系 - 他一直在尋找與CRISPR合作的機(jī)會(huì)。

科學(xué)家在酸奶培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù) - 其名稱簡(jiǎn)稱為“聚集在一起的間隔短的回文重復(fù)序列”。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌具有可以非常有效地對(duì)抗病毒的免疫系統(tǒng)。其他科學(xué)家擴(kuò)展了這個(gè)想法; 最終來自CRISPR，它利用細(xì)菌用來保護(hù)自己的系統(tǒng)。它允許研究人員使用蛋白質(zhì)切出選定的DNA片段，并在需要時(shí)插入新片段。

CRISPR足夠快，過去需要數(shù)月或數(shù)年的實(shí)驗(yàn)可以在幾天內(nèi)完成，加快科學(xué)進(jìn)步的步伐。這項(xiàng)技術(shù)傳播得如此之快，德克薩斯大學(xué)沒有人確定有多少科學(xué)家在他們的實(shí)驗(yàn)中使用了CRISPR。

科學(xué)家們?nèi)匀辉诖_定CRISPR分子與各種DNA相互作用的各種方式。一個(gè)關(guān)鍵問題：CRISPR分子的準(zhǔn)確度如何?他們有時(shí)會(huì)將一個(gè)DNA序列混淆為另一個(gè)序列，而不是另一個(gè)而是剪斷一個(gè)序列嗎?你是如何測(cè)試的?

Finkelstein是科學(xué)家中的一員，他們對(duì)該技術(shù)可以為人類做些什么感到興奮，例如，通過提高作物產(chǎn)量。但他提醒說，這項(xiàng)技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有準(zhǔn)備好完成修改成人每個(gè)細(xì)胞DNA的令人難以置信的復(fù)雜任務(wù)，并且還沒有準(zhǔn)備好用于人類胚胎。“那說，沒有人在聽我說話，”他告訴奧斯汀美國(guó)政治家。“那么為什么不試著讓這更安全呢?”

這個(gè)想法始于一個(gè)昂貴的DNA測(cè)序儀，F(xiàn)inkelstein實(shí)驗(yàn)室上面的研究人員一直用它來分析人類的基因。在將DNA放入機(jī)器之前將DNA加載到特殊載玻片上，該機(jī)器使用化學(xué)過程來分析DNA。使用后，這些載玻片被丟棄 - 完成DNA。芬克爾斯坦看到了一個(gè)可用于測(cè)試CRISPR的遺傳物質(zhì)來源。

問題：Finkelstein很難找到有興趣加入該項(xiàng)目的人。“我想這個(gè)故事的寓意是，a)不要試圖通過告訴人們他們將通過垃圾挖掘來推銷項(xiàng)目，以及b)找到一個(gè)太無畏或天真的人來了解他們正在做什么，”他說。

除了歪曲的觀察之外，科學(xué)家們對(duì)CRISP的所作所為超越了進(jìn)化。芬克爾斯坦指出，人們現(xiàn)在可以使用水母基因制作綠色玉米 - 這種東西永遠(yuǎn)不會(huì)自然進(jìn)化。“基本上，我們正在縮短進(jìn)化?，F(xiàn)在我們可以做進(jìn)化永遠(yuǎn)不會(huì)做的事情，”芬克爾斯坦說。“我們正處于'Gattaca'時(shí)刻，”他補(bǔ)充道，參考1997年關(guān)于遺傳操縱的科幻電影，“我真的這么認(rèn)為。”

由于Finkelstein正在尋找?guī)椭?ldquo;時(shí)刻”更安全的人，Cagri Savran正好在尋找一個(gè)可以工作的項(xiàng)目。

Savran是普渡大學(xué)的機(jī)械和生物醫(yī)學(xué)工程教授。他的實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備，例如測(cè)試血液雜質(zhì)的傳感器。他曾與UT教授Andy Ellington合作過，當(dāng)2014-15的休假機(jī)會(huì)出現(xiàn)時(shí)，Ellington說服Savran在奧斯汀度過。

Savran希望通過與實(shí)踐“基礎(chǔ)科學(xué)”的人合作，從工程世界中脫穎而出。他認(rèn)為他可能會(huì)從普渡大學(xué)帶來他的一個(gè)項(xiàng)目。相反，Ellington走過Savran走過走廊，把他介紹給Finkelstein。也許，Ellington建議，Savran可以使用DNA幻燈片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)inkelstein注意到他們正坐在垃圾箱的一層樓上。

薩凡蘭同意了。他不知道該項(xiàng)目缺乏科學(xué)家。“我是工程師，”他告訴政治家。“我喜歡小工具，尋找小工具并將它們拆開并將它們放在一起，即使我必須將零件從垃圾中拉出來。”

從事這個(gè)項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)最終變得如此之大，以至于有三人被列為論文的主要作者，還有另外10人作為共同作者。團(tuán)隊(duì)成員表示，該項(xiàng)目的工作主要是因?yàn)樗麄兛梢匀诤喜煌募寄埽膽B(tài)和方法。被列為主要調(diào)查員的芬克爾斯坦表示，他的貢獻(xiàn)歸結(jié)為兩個(gè)主要工作：“一個(gè)，幫助他們互相交談，兩個(gè)，以保持關(guān)燈。”

團(tuán)隊(duì)面臨的根本挑戰(zhàn)是：編制令人難以置信的大量數(shù)據(jù)，以確切了解CRISPR是否可以信任其實(shí)現(xiàn)其支持者所說的能力。為此，Savran制造了一臺(tái)安裝在高分辨率顯微鏡上的機(jī)器。為了使用它，科學(xué)家們加載由DNA測(cè)序儀創(chuàng)建的載玻片，然后用包含CRISPR蛋白的溶液噴射它們。然后該裝置追蹤各種蛋白質(zhì)及其與DNA各部分的相互作用。

它基本上可以同時(shí)執(zhí)行許多小型實(shí)驗(yàn)。

該機(jī)器的設(shè)計(jì)和軟件是開源的。這意味著，理論上，擁有資金的任何人都可以建立一個(gè)并運(yùn)行它。Savran說他的挑戰(zhàn)包括讓機(jī)器變得足夠簡(jiǎn)單，以至于任何生物學(xué)學(xué)生都可以使用它，堅(jiān)固到?jīng)]有人會(huì)破壞它，而且足夠可靠，“你沒有讓它在一個(gè)非常昂貴的顯微鏡上泄漏”。

其他挑戰(zhàn)需要其他專業(yè)。例如，人類細(xì)胞大多是空的空間，這些細(xì)胞中的DNA如此之小且相距很遠(yuǎn)，因此對(duì)它們進(jìn)行映射類似于映射宇宙。所以Finkelstein招募了William Press，他是UT天體物理學(xué)家，他已經(jīng)擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)科學(xué)和“計(jì)算生物學(xué)”。Press和他的團(tuán)隊(duì)幫助編寫了軟件來跟蹤幻燈片上發(fā)生的事情 - 一個(gè)基于用于繪制宇宙遠(yuǎn)景的系統(tǒng)。

UT團(tuán)隊(duì)希望這項(xiàng)工作能夠成為全球各種CRISPR測(cè)試的基礎(chǔ)。

這是道德辯論符合人類進(jìn)步現(xiàn)實(shí)的地方。

在本月早些時(shí)候發(fā)表在“ 自然 ”雜志上的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家解釋了他們?nèi)绾纬晒庉嬋祟惻咛ブ械幕?，以修?fù)導(dǎo)致致命心臟病的常見嚴(yán)重突變。正如“紐約時(shí)報(bào)”的一篇文章指出的那樣，“這項(xiàng)研究標(biāo)志著一個(gè)重要的里程碑，雖然距離臨床使用還有很長(zhǎng)的路要走，但它提出了基因編輯有朝一日可以保護(hù)嬰兒免受各種遺傳病癥影響的前景。”

文章補(bǔ)充說：“這項(xiàng)成就也是人類基因工程的一個(gè)例子，曾經(jīng)令人擔(dān)憂和不可想象，并且肯定會(huì)更新道德問題，有些人可能會(huì)試圖設(shè)計(jì)具有某些特征的嬰兒，如更高的智力或運(yùn)動(dòng)能力。”

UT研究人員設(shè)想他們的工作被用來幫助預(yù)防或治療疾病 - 為人們量身定制個(gè)體基因療法，而不是為新型人群量身定制。UT的假設(shè)問題是：如果科學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)特定的CRISPR蛋白是否可以治愈糖尿病病例，還會(huì)導(dǎo)致癌癥怎么辦?

芬克爾斯坦認(rèn)為，如果可以，他們應(yīng)該 - 即使他們不能使技術(shù)完美。“無論何時(shí)你看到這種精確切割，你總是擔(dān)心在錯(cuò)誤的地方切割，”芬克爾斯坦說。“沒有什么是完美的。問題是我們能否承受風(fēng)險(xiǎn)。”

Savran使用了更具奧斯汀特色的論點(diǎn)。“我必須習(xí)慣的一件事是奧斯汀地區(qū)的交通，”他說。“我必須特別注意盡可能安全地駕駛。即便如此，也存在風(fēng)險(xiǎn)。但至少對(duì)我而言，這種好處值得冒險(xiǎn)。”