聽完師兄師姐的“長篇大論”,魏濼和柳沅沉默了許久。直到順際寧打了個“酣暢淋漓”的嗬欠,魏濼才緩緩開口。 “那這‘突變體庫’或者‘誘變’……”魏濼想了半天,也不清楚該如何表達,隻好草草地收場,“具體是怎樣的呀?” 師姐大概也沒明白魏濼想要問些什麼,隻能依照自己的理解,笑著回答道:“找別人要現成的突變體,或者我們自己‘誘發’斑馬魚突變咯。然後進行最直接的‘表型’觀察,看看這些魚有沒有長得‘與眾不同’嘛!” 其實說起大型的“庫藏”資源受益者,最令錢餘羨慕的,當屬陳幸和郭子昱。他倆都研究癌癥,而那些醫療數據庫收集的“資源”,大都包括癌癥患者的基因組數據——癌癥患者通常會出現某些腫瘤相關基因的突變,當這些基因呈現表達異常的時候,人類體內便可能出現腫瘤組織,繼而形成癌癥。這些患者對於其他“無瘤”的健康人來說,便算得上是“突變體”了。 現有的各大“資源庫”,除卻美國癌癥基因組圖譜數據庫TCGA,還有源自歐洲的癌癥基因芯片數據庫,國際癌癥基因組數據庫ICGC……再結合NCBI開發的高通量基因表達數據庫GEO,以及基於上述數據庫開發的各類網站、軟件等等——譬如癌癥基因組數據探索,UCSC Xena基因組瀏覽器,miRCancer癌癥小RNA數據庫,TIMER腫瘤免疫浸潤數據庫,-Meier生存曲線繪圖儀,GEPIA數據庫可視化網站……真可謂“數不勝數”。這些“工具”能夠給使用者提供幫助,方便他們將各大數據庫的數據,進行分類、匯總,大大節省了分析時間。因此,光是某一癌癥的單一基因數據,就足夠讓癌癥科研人員“眼花繚亂”。 若是課題組有條件,也可以選擇“自行建庫”——例如,將體外培養的癌細胞進行藥物等特殊處理,交予生物公司做基因測序分析,再與對照組做對比,尋找感興趣的“癌癥相關因子”。 不過哪怕不去“建庫”,腫瘤研究者從以上的數據庫中,將同類型的數據自行做幾個交集,也能多多少少篩選到“一星半點兒”的“候選”基因,有那麼一些眉目。 其次能讓錢餘羨慕的,便是他的室友“植物學帥小夥”了。 帥小夥整日在溫室的花叢中“拈花惹草”,實驗操作愈發熟練。晚上回到宿舍,他也常跟錢餘嘮嗑,聊一聊擬南芥以及自己所做的工作。 千禧年伊始,人們就完成了野生型擬南芥Columbia-0的全基因組測序,於是SALK研究所著手對其基因組的各個基因,進行了T-DNA插入和鑒定,構建了一個較為完整的“突變體庫”,並將突變體種子進行共享,讓研究者們能夠通過“擬南芥信息資源網站”TAIR(The Arabidopsis Resource)進行購買。 研究人員根據染色體號、基因名等,在網站上尋找自己需要突變體,然後加入購物車、下單,突變體種子就能從大洋彼岸運過來,經過海關檢疫,最後來到自己的實驗室。 “想要買哪個基因的突變體啊,隻要課題組舍得付錢就行。”帥小夥給錢餘做過科普,“其實在歐洲也有一個‘突變體庫’,叫做‘uNASC’——歐洲擬南芥儲存中心(Eurasian Arabidopsis Stock Center)。 隻不過我們實驗室在那兒買得比較少,多數都在TAIR購買。” “事實上擬南芥研究了這麼多年,那些常見的基因,基本都被研究‘透’了,像我做‘植物免疫’的也是如此。雖然還有一些功能未知的基因,但我們也不能憑空去‘瞎猜’它們的作用。如果貿然把這些突變體的種子通通都買回來,那不是浪費錢嘛——萬一這些基因沒有功能呢?” “所以靠譜的方法呀,是我們自己拿野生型的擬南芥種子,進行‘EMS化學誘變’,然後篩選突變體,再進行基因鑒定。” EMS,全稱為“甲基磺酸乙酯”,是一種常用的化學誘變劑,能夠誘發DNA分子產生較多的堿基突變。所以EMS屬於致癌物,使用者必須做好安全防護。不過帥小夥總有些“大大咧咧”,拿他的話來說,也不外乎是“就把種子用EMS泡一泡”,如此簡單。 “但是後麵這篩選、鑒定的工序也挺繁瑣的,還好擬南芥有‘生長周期短’這一優勢,若是讓我做其它的農作物啊,估計我要打‘退堂鼓’咯……”帥小夥感嘆道。 就連我國的“天宮二號”環遊太空,人們也在艙內給擬南芥留了“一席之地”,讓它和水稻共享“太空之旅”——可見擬南芥在植物科學研究中的地位。 那麼斑馬魚的“突變體庫”又是怎樣的情況呢? 錢餘覺得在這方麵,自己算是“不走運”的。 雖然早有美國、歐洲、澳大利亞等國的研究機構,設立了斑馬魚突變體資源庫,但若想從這些機構手中獲得特定的斑馬魚突變體,並不是一件容易的事情,需要使用者解決專利、運輸等等問題。 對於我國大多研究者而言,這魚的“長途奔襲”,自然不比“乾巴巴”的擬南芥種子運輸,需要多費一番心思。更何況,他們還需麵臨“知識產權”等難題。 師姐介紹道:“如今我們在‘國家斑馬魚資源中心CZRC’(China Zebrafish Resource Center)也能買到不少斑馬魚品係的胚胎或者成魚,還有一些‘轉基因魚’的魚苗……但這些都還遠遠不夠。” “於是從2013年開始,我國就聯合了國內的24家科研機構,著手開展‘斑馬魚1號染色體全基因敲除’計劃,稱為‘ZAKOC聯盟’(Zebrafish All Genes KO for Chromosome 1)。可斑馬魚一共有25條染色體,這項工作也隻是一個‘開端’而已。”順際寧也開了口,“不過這一‘裡程碑式’的項目啊,給了廣大科研人員相當大的啟發——這是利用‘CRISPR/Cas9’技術開展的‘基因精準敲除’,相當有前景。” “CRISPR/Cas9”係統,又稱為“基因剪刀技術”,它源自原核生物的一種天然免疫係統。 其中,“CRISPR”即“規律成簇的間隔短回文重復”序列(Clustered Interspaced Short Palindromic Repeats),它是原核生物基因組內部的一段序列。 病毒入侵原核生物時,會將自己的“一段基因”整合到原核生物體內,讓後者為自己提供“養分”,使得病毒自身的基因得以復製。而這“一段基因”,正好與“CRISPR”序列相匹配。 為了抵禦病毒的入侵,原核生物也進化出一種特殊的“係統”——它將病毒的這“一段基因”儲存至自身,將其作為“對感染的記憶”。當它再次遭遇病毒時,便能夠對入侵者加以“識別”,將病毒的這“一段基因”進行“切割”,使其失去作用。 而“Cas”是指“CRISPR相關”(CRISPR-associated),這些“Cas基因”編碼的“Cas蛋白”,就具有“切割”病毒基因的功能。“Cas9蛋白”便是其中的一個基因產物。 那麼,原核生物的CRISPR是如何引導Cas9上前,繼而進行切割作業的呢? 答案是“RNA分子的相互作用”——CRISPR序列轉錄為RNA分子,找書苑www.zhaoshuyuan.com 再結合特殊的RNA形成復合物,該復合物便能引導Cas9與“靶標”配對,然後對其進行切割。 至此,“CRISPR/Cas9”技術徹底改變了“遊戲規則”——人們將“CRISPR/Cas9”載體進行了合理改造,研究人員隻需設計一段特殊的“單鏈導向RNA(sgRNA)”,就能利用Cas9蛋白,對目的基因進行“精準切割”。 提及此,順際寧很興奮:“現在呀,不管是細胞,還是各類動物、植物,幾乎都能用‘CRISPR/Cas9’進行基因‘定點’編輯,算得上是‘指哪打哪’了。‘切斷’了特定的基因,也就相當於突變體了。” 自“CRISPR/Cas9”係統的功能機製於2012年被完整詮釋,到如今也不過短短4年時間,此技術已風靡全球。恐怕不久之後,諸如陳幸、帥小夥……大家都會利用這一技術,開展日常的基因分子實驗。 “我有預感,這項技術遲早是要拿‘諾貝爾獎’的!”順際寧對其十分看好,“我已經和尹老師商量過了,我們也可以自行使用‘CRISPR/Cas9’體係,試著給斑馬魚做基因編輯。” “我最近一直在設計實驗方案,等你們謝運師姐寫完畢業論文,再讓她幫忙‘審核’一下,我們就打算正式‘開乾’了!” 兩位新生聽得“雲裡霧裡”,他倆都沒有關注過順際寧口中的這項技術,感覺無從談起。於是魏濼問道:“那有沒有針對斑馬魚的‘誘變’技術呢?”