第一臺生物傳送器座落在圣地亞哥SyntheticGenomicsInc.(SGI)的大樓內,看起來(lái)就像是一臺超大尺寸的設備車(chē)。
設備實(shí)際上是小機器和實(shí)驗機器人的聚集體,彼此聯(lián)系組成了一個(gè)大的機器。但是,這個(gè)大機器可以做一些史無(wú)前例的事情:它可以通過(guò)傳輸數字代碼來(lái)打印病毒。
在去年一系列的實(shí)驗中,SGI的科學(xué)家在大樓內的其他位置使用遺傳指令發(fā)送到設備,用來(lái)自動(dòng)制造普通流感病毒的DNA。他們也會(huì )制造有功能的噬菌體,這是一種可以感染細菌的病毒。
雖然,這并不是第一次有人可以從DNA制造病毒,但是,它是第一次自動(dòng)生成的,不需要人類(lèi)的手動(dòng)。
這個(gè)被稱(chēng)為“數字-生物轉化器”的設備在今年五月揭幕。雖然這還只是個(gè)原型,但是像這樣的儀器終有一天可以傳播生物信息,從疾病的爆發(fā)地傳遞到疫苗制造地,或者,在患者的病床邊,打印需要的個(gè)體化藥物。
“幾十年來(lái),我們曾經(jīng)夢(mèng)想能夠傳輸生命,”SGI投資者ExcelVentures的管理者JuanEnriquez表示,他設想了一場(chǎng)新的工業(yè)革命,“數字-生物轉化器”就如同軋棉機。
在2005年創(chuàng )立了SGI的叛逆生物學(xué)家CraigVenter表示,他甚至想象過(guò),它可能在星球之間傳遞生命形式。
“他曾向ElonMusk提及此事。”SGIDNA技術(shù)的副總裁DanGibson表示。
流感病毒
Gibson在生物學(xué)家之間以“Gibson組裝”而廣為人知,這項技術(shù)是將小的實(shí)驗室制造的DNA連接成大的基因。
SGI的BioXP3200,是一部商業(yè)化的DNA打印機,成為了數字-生物轉化器的心臟。當Gibson坐在他的辦公室,向轉化器發(fā)送信息的時(shí)候,儀器開(kāi)始使用預載的化學(xué)試劑工作了。他可以很容易的從任何地方發(fā)送這樣的信息。
在五月末的時(shí)候,Gibson的團隊透露他們是如何使用這個(gè)裝置來(lái)制造DNA、RNA、蛋白質(zhì),以及病毒,“用一種時(shí)尚的、自動(dòng)化的方式從數字轉化DNA序列,而不需要人為的干預。”
公司是2013年左右開(kāi)始大力投入轉化器的研究的。當時(shí)SGI和制藥公司諾華正在進(jìn)行一項測試,是否能夠使用從流感爆發(fā)地來(lái)的數據,在疫苗制造的地方快速構建出病毒種子。
在那一年的三月,他們的機會(huì )出現了。那一年,H7N9感冒病毒爆發(fā),科學(xué)家們在網(wǎng)上發(fā)布了病毒的DNA序列數據(流感類(lèi)型的H和N指的是血液凝集素和神經(jīng)氨酸酶,它們是病毒外殼上的蛋白質(zhì),這些蛋白可以被人體免疫系統所識別)。Gibson回憶說(shuō),“我收到電子郵件,說(shuō)H7N9禽流感病毒已經(jīng)引發(fā)關(guān)注。所以,我們非常迅速的獲得了DNA序列。”
兩天后,沒(méi)有直接使用任何樣本,只有數字序列,SGI使用Gibson的DNA打印機合成了H和N的基因。這些DNA鏈運送到了諾華,在那里使用它們生成了含有新的遺傳信息的病毒種群,可以用來(lái)進(jìn)行疫苗的生產(chǎn)。Gibson表示,這是數字-生物轉化器第一次變成現實(shí)。“我說(shuō),‘我們不能把所有東西都整合進(jìn)一個(gè)盒子里嗎?’”,他回憶道。
Gibson希望將設備推進(jìn)到商業(yè)應用。設想一下,他說(shuō),亞特蘭大的疾病預防和控制中心闡述過(guò)類(lèi)似埃博拉這種有流行病威脅的疾病的抗體遺傳指令。這些密碼可以通過(guò)數字化的方式傳輸到“世界每一家醫院”的轉化器,以開(kāi)始制造解毒藥物。“這是我所堅信會(huì )發(fā)生的事情,在不遠的將來(lái)。”
錯誤問(wèn)題
即使對生命編程的能力已經(jīng)開(kāi)始出現在很多不同的地方,生物傳送器將如何使用,依然值得商榷。創(chuàng )建小量的種子病毒種群是非藏重要的,但這只是為整個(gè)國家制造足夠疫苗的第一步。流感疫苗的弱化病毒通常必須在數以萬(wàn)億的雞蛋中生長(cháng),這是一個(gè)精心規劃的過(guò)程,需要半年的時(shí)間。
由SGI轉化器制造的DNA鏈也會(huì )經(jīng)歷錯誤,或者隨機突變。“如果你要制造疫苗和藥品,這個(gè)突變率是高到難以接受的,”阿爾伯塔大學(xué)的病毒學(xué)家DavidEvans在一封郵件中說(shuō)。
即使如此,Evans指出,“雖然在任何特定的步驟中沒(méi)有太多的新奇之處,但將它們整合在一起,使功能性DNA被制造出來(lái)是相當令人印象深刻的。只要修正錯誤問(wèn)題,那么你就會(huì )得到一個(gè)人人想要的設備。”
Gibson表示,他正在致力于解決錯誤率以及正在嘗試將轉化器縮小到可管理的大小?,F在,它已經(jīng)占據了與菲亞特汽車(chē)相同的空間。
胚種論
SGI還沒(méi)有“打印生命”,大多數生物學(xué)家并不認為病毒是真正意義上的生命體。在2016年,SGI宣布創(chuàng )造了一個(gè)“最小的細胞”,一種具有最小基因組的細菌,可以作為一個(gè)空白的磁帶來(lái)接受新的遺傳指令。Gibson說(shuō),既然“最小的細胞成為最簡(jiǎn)單的生命形式”,那么嘗試打印一個(gè)也是合乎邏輯的。
一些SGI的支持者,包括Venter,都在暗示,生命打印機的最終工作將是在行星之間來(lái)回傳送生命。在一種情況下,一臺測序機可以被送往火星,以獲得那里找到的任何生命形式、或者接近生命形式的遺傳密碼。
這些數據傳送到地球的轉化器上,就可以重新構建出外星生命,也許可以在一個(gè)高度保密的實(shí)驗室中。2013年在貧瘠的莫哈韋沙漠,一個(gè)SGI的團隊與NASA的科學(xué)家們對這個(gè)理論進(jìn)行了各個(gè)方面的測試。“我們裝載了一輛實(shí)驗室汽車(chē),包含所有需要的東西,分離樣本并對它們進(jìn)行測序,”Gibson說(shuō)。
“我想要在世界以外做一些事情,將這些東西發(fā)送到火星,打印燃料、或打印一部分大氣或者營(yíng)養物質(zhì),“他說(shuō)。
對太空傳送生命數據也許更加有趣。根據一個(gè)地球上如何出現生命的理論,生命是被流星或者彗星攜帶來(lái)的,我們稱(chēng)之為胚種論。將生物轉化器傳送到太空可以是一種人類(lèi)的回報方式,Enriquez表示,在其他地方散播生命的種子。
也許有一天,在宇宙的另一個(gè)地方,人類(lèi)的生命會(huì )得到某種重現,生命的永恒會(huì )被賦予別樣的意義。