一种新型 DIY 细胞穿孔机依赖于常用打火机的再利用部件。它被称为 ElectroPen,加入了“节俭科学”的传统,旨在为学生和实地研究人员配备廉价版昂贵仪器。
佐治亚理工学院的生物工程师、ElectroPen 联合创始人 Saad Bhamla 说:“未来是合成生物学:不仅仅是在计算机中编码,而是真正编码活细胞,使其帮助我们应对疾病、气候变化、环境污染等重大挑战。” 但编辑细胞的基因组比修改计算机代码需要更多设备。因此,Bhamla 与当地一所高中的科学班合作了大约两年,开发了几种必要工具的廉价版本,包括一种叫做电穿孔仪的工具。
对于测试药物反应或修改 DNA 等任务,科学家必须首先突破保护性细胞壁。电穿孔仪通过短暂的高功率电脉冲强制打开这些膜。“电穿孔基本上是一种在不同细胞中创建孔隙的方法,允许您随后将核酸(例如[或]蛋白质)引入细胞内部,”生物技术公司 Thermo Fisher Scientific 产品开发主管 Xavier de Mollerat du Jeu 说,他没有参与该工具的开发。典型的电穿孔仪价值数千美元,使用电子电路来产生定制的电击。但有一种更便宜的方法:压电晶体,当它们受到机械应力时会释放电荷。Bhamla 的小组于 1 月在《PLOS Biology》上发表了一份开源指南,介绍如何使用压电丁烷打火机制造电穿孔仪。
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斯坦福大学的生物工程师 Manu Prakash 说:“创造性的解决方案几乎就潜伏在我们眼皮底下。” 他曾指导过 Bhamla,但没有参与这项新研究。“我们所有人都用过火花打火机,我发现美妙之处在于它被用于[为了]一个非常不同的目的。”
ElectroPen 产生一个五毫秒的 2,000 伏特脉冲,而商用机器可以针对各种应用调整不同的持续时间和电压。但 ElectroPen 更容易获得:任何人都可以花费几美元构建自己的 ElectroPen 来破解至少一种细胞类型。du Jeu 说:“绝对需要低成本入门,以便每个人都能进行这些实验。“将其民主化是好事。” 到目前为止,高中生已经使用 ElectroPen 修改大肠杆菌 DNA,使其产生荧光蛋白。
与此同时,Bhamla 已经在计划他的下一个节俭科学项目。他说,制造廉价仪器“就像提供一部手机——你把它留给其他人去思考他们想在上面制作什么应用程序,他们想修改什么细胞,他们想追求什么挑战。”