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科學研究：手工製作細胞穿孔儀
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科學研究：手工製作細胞穿孔儀
圖片來源：Pixabay
隻需重新利用普通打火機的部件，就可以自製新型的細胞穿孔儀！這款名為ElectroPen的電穿孔儀充分體現了“節儉科學”的傳統，它可以為學生和研究人員提供昂貴儀器的廉價版本。
“未來的發展趨勢是合成生物學：不單是在計算機上編碼，而是真正對活細胞進行編碼，這樣才能更好地幫助我們應對疾病、氣候變化和環境汙染等重大挑戰。”ElectroPen的聯合創始人、美國佐治亞理工學院的生物工程師薩阿德·巴哈姆拉（Saad Bhamla）說。但是，相比於修改計算機代碼，編輯細胞基因組需要更多精密設備。因此，巴哈姆拉與當地一所高中的科學課合作了大約2年時間，專門開發廉價版的實驗工具，其中就包括電穿孔儀（electroporator）。
如果需要完成藥物反應測試或修改DNA，科學家首先需要突破細胞膜的保護。電穿孔儀可以通過瞬時高功率電流打開細胞膜。生物科技公司賽默飛世爾科技（Thermo Fisher Scientific）的產品開發總監澤維爾德·莫雷拉特·杜卓（Xavier de Mollerat du Jeu，並未參與這項工具的研發）認為，電穿孔一般是通過瞬時提高細胞膜的通透性，將核酸或蛋白等導入細胞內部。
標準的電穿孔儀成本高達數千美元，可以通過設計好的電路產生科學家所需的電擊。不過，還有一種更便宜的方法：通過壓電晶體在承受機械應力時會釋放電荷，也能實現這一點。在《公共科學圖書館·生物學》（PLOS Biology）上，巴哈姆拉團隊發布了使用壓電丁烷點火器製作電穿孔儀的指南。
斯坦福大學的生物工程師馬努·普拉卡什（Manu Prakash，曾經指導過巴哈姆拉，但未參與這項研究）說：“創造性的解決方案幾乎就藏在我們的眼皮底下。很多人以前都用過火花點火器，但以截然不同的方式拓展它的用途，這一點非常漂亮。”
ElectroPen可以產生2000伏特的短脈衝並持續5毫秒，而商用設備則可以根據不同的應用場景提供不同的電壓和持續時間。顯然，簡易的ElectroPen更親民：隻要花幾美元，任何人都可以自製一件細胞穿孔儀，以此穿透至少一種類型的細胞。
杜卓表示：“門檻一定要低，這點非常必要，否則不是每個人都可以做那些實驗。在我看來，普及細胞穿孔儀是一件好事。”到目前為止，已經有高中生使用ElectroPen修改大腸杆菌的DNA了，他們已經成功使大腸杆菌產生了熒光蛋白。
與此同時，巴哈姆拉已經計劃實施下一個“節儉科學”項目了。他說，製造便宜的儀器，“就像給你一部智能手機，把自由發揮的空間都留給了使用者，讓他們自己去思考在手機上使用哪些應用。在這裏，這意味著讓他們自己決定修改什麽類型的細胞，追求什麽樣的挑戰。”
撰文：索菲·布什維克（Sophie Bushwick）
翻譯：林清
文章來源：環球科學
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隻需重新利用普通打火機的部件，就可以自製新型的細胞穿孔儀！這款名為ElectroPen的電穿孔儀充分體現了“節儉科學”的傳統，它可以為學生和研究人員提供昂貴儀器的廉價版本。
“未來的發展趨勢是合成生物學：不單是在計算機上編碼，而是真正對活細胞進行編碼，這樣才能更好地幫助我們應對疾病、氣候變化和環境汙染等重大挑戰。”ElectroPen的聯合創始人、美國佐治亞理工學院的生物工程師薩阿德·巴哈姆拉（Saad Bhamla）說。但是，相比於修改計算機代碼，編輯細胞基因組需要更多精密設備。因此，巴哈姆拉與當地一所高中的科學課合作了大約2年時間，專門開發廉價版的實驗工具，其中就包括電穿孔儀（electroporator）。
如果需要完成藥物反應測試或修改DNA，科學家首先需要突破細胞膜的保護。電穿孔儀可以通過瞬時高功率電流打開細胞膜。生物科技公司賽默飛世爾科技（Thermo Fisher Scientific）的產品開發總監澤維爾德·莫雷拉特·杜卓（Xavier de Mollerat du Jeu，並未參與這項工具的研發）認為，電穿孔一般是通過瞬時提高細胞膜的通透性，將核酸或蛋白等導入細胞內部。
標準的電穿孔儀成本高達數千美元，可以通過設計好的電路產生科學家所需的電擊。不過，還有一種更便宜的方法：通過壓電晶體在承受機械應力時會釋放電荷，也能實現這一點。在《公共科學圖書館·生物學》（PLOS Biology）上，巴哈姆拉團隊發布了使用壓電丁烷點火器製作電穿孔儀的指南。
斯坦福大學的生物工程師馬努·普拉卡什（Manu Prakash，曾經指導過巴哈姆拉，但未參與這項研究）說：“創造性的解決方案幾乎就藏在我們的眼皮底下。很多人以前都用過火花點火器，但以截然不同的方式拓展它的用途，這一點非常漂亮。”
ElectroPen可以產生2000伏特的短脈衝並持續5毫秒，而商用設備則可以根據不同的應用場景提供不同的電壓和持續時間。顯然，簡易的ElectroPen更親民：隻要花幾美元，任何人都可以自製一件細胞穿孔儀，以此穿透至少一種類型的細胞。
杜卓表示：“門檻一定要低，這點非常必要，否則不是每個人都可以做那些實驗。在我看來，普及細胞穿孔儀是一件好事。”到目前為止，已經有高中生使用ElectroPen修改大腸杆菌的DNA了，他們已經成功使大腸杆菌產生了熒光蛋白。
與此同時，巴哈姆拉已經計劃實施下一個“節儉科學”項目了。他說，製造便宜的儀器，“就像給你一部智能手機，把自由發揮的空間都留給了使用者，讓他們自己去思考在手機上使用哪些應用。在這裏，這意味著讓他們自己決定修改什麽類型的細胞，追求什麽樣的挑戰。”
撰文：索菲·布什維克（Sophie Bushwick）
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