工程的生活

Kat -当我在帝国理工学院的时候，我遇到了James Field，他刚刚成立了一家名为LabGenius的新公司，利用了人们对合成生物学日益增长的兴趣。我首先问他是什么让他开始做这件事的。

这一切都始于我在帝国理工学院读本科的时候。在我大三的时候，我选修了合成生物学的一个模块。这是第一次有人说:“生物学不仅仅是一门描述性的科学。你可以摆弄一下。你可以建造东西，也可以创造东西。”所以，这真的激发了我们去思考我们可以从生物学，从生命物质中创造出什么。然后，当我毕业的时候，我参加了iGEM比赛，那是在2009年。

Kat - iGEM比赛是什么?听起来很有趣。

詹姆斯:嗯，iGEM比赛是国际基因工程机器比赛，是iGEM基金会这个不可思议的组织举办的。每年都有来自世界各地的大学生涌向波士顿。他们在波士顿做了一个展示，描述了一种他们在整个夏天都在建造的有机体。因此，给本科生提供了实验室空间和设备，这样他们就可以设计、建造和测试一个有机体来完成特定的任务。

凯特:那你的呢?

James -所以在2009年，我们的想法是建立一种能够制造药物的生物，然后有效地将自己转化为药丸。在这种情况下，它是一种微生物，它会产生一种酶，然后它会删除自己的基因组，长出一个外壳，这样它就可以安全地将酶从胃输送到肠道。

凯特:所以，这让你能够抓住细菌，可以说是合成生物学。你是如何推进这件事的?对于你建立的公司，你想要回答的问题是什么?

James -这家名为Lab Genius的公司的核心问题是:是否可以用一种与我们设计日常用品完全不同的方式来设计生命物质?因此，一个工程师可能会通过绘制一个或三个或五个表格的示意图来设计一个表格，但合成生物学的美妙之处在于你可以为一个特定的生物成分创造成千上万种不同的设计，然后你可以同时测试这些设计，并识别出表现特别好的设计。所以，这是一种完全不同的设计物质的方式。

我想这是进化的方式吧。这是一种调整，测试，调整，测试，尝试，改变。

詹姆斯:这正是进化的方式。所以唯一不同的是，我们不是在一段时间内产生一系列的少量突变，而是同时产生非常非常非常多的突变。因此，我们可以有效地加速整个进化过程。通过控制选择条件，有可能筛选数以百万计的不同的基因设计，以找到表现最好的。

所以，这就像拥有一个巨大的不同DNA指令库，人们可以随意浏览，找到他们想要制作的东西。

詹姆斯:完全正确。合成生物学的美妙之处在于它允许你制造那些不同的DNA设计。一旦你完成了这些设计，你就可以同时把它们放入成千上万个不同的微生物中然后这些微生物就可以读取这些编码到DNA上的指令然后你就可以筛选微生物的不同表型。

你认为人们会对你的图书馆里的什么东西感兴趣?

詹姆斯:所以在未来，人们可能会试图制造出与我们今天周围的生物表现不同的生物。但是现在，很多人都在强调重新设计蛋白质以实现不同的功能。举个例子，可能是一家制药公司想要制造一种抗体，这样它就能更紧密地与目标结合。在这种情况下，你可以用这种方法来筛选数以百万计的抗体。所以，目前，这项技术的真正应用领域是微调蛋白质，让它们做你想让它们做的事情。

总的来说，合成生物学似乎是一项非常强大的技术，开始使用相对简单，但有大量潜在的应用。能成为其中的一员，在这段旅程的开始，感觉有多兴奋?

詹姆斯:感觉太不可思议了。只要能坐在电脑前，编写一个算法，设计数百万个序列，所有这些序列，组装它们，并在一周内进行测试。这绝对是不可思议的。

Kat -而且大概不需要数百万英镑，一个巨大的公司和一个巨大的工厂来做这件事。

詹姆斯:对，没错。美妙之处在于，进化已经建立了所有的机器，你需要做合成生物学。只是合成DNA是最后一个缺失的部分，现在，我们可以接触到它了。

凯特:那么，如果我来到你的图书馆，我找到了一段DNA，它恰好构成了我想要构建的分子，我怎么去测试它呢?我能在我的车库里做吗?接下来我需要做什么?

詹姆斯:嗯，到目前为止，任何想要进行合成生物学实验的人进入的门槛都相对较高，尽管这一切都在改变。所以，当你可以在电脑上编码你的DNA序列时，你现在也可以在云端构建和测试它。有很多公司叫云实验室你可以把你的DNA序列发给他们，甚至是一串字母，你想做的某些实验都可以远程完成。

凯特-有人能做到吗?我坐在我东伦敦公寓的家里，我想，“我想知道我能不能设计出这样的东西?”

詹姆斯-所以，你当然可以设计它。如果你想要合成DNA，不同的公司会有自己的一套筛选程序，以确保你没有试图制造任何邪恶的东西。所以，安全措施是到位的。

凯特:我们说的是什么成本?

当然，DNA合成，实际上制造你的基因的成本在过去的几年里急剧下降。所以，你可以用任何东西做一个基因序列，价值高达500英镑。去做检测通常要贵得多。然而，云实验室正在降低这些成本。

Kat:这似乎是在颠覆传统的药物开发和设计方式，这类事情完全颠覆了他们的想法，并将其开放。这真的很令人兴奋。

詹姆斯-是的。它创造了更多的机会，并向更多的参与者开放了这个领域，所以看到未来几年这个领域发生的事情真的很令人兴奋。

Kat -对于那些对可能真正改变世界的技术充满热情的人来说，这似乎是一个非常令人兴奋的领域。

詹姆斯:这就是这个领域的美妙之处。这完全是跨学科的。所以，无论你是谁，无论你的技能如何，你都可以为合成生物学领域带来价值。

来自帝国理工学院合成生物学中心LabGenius公司的Kat - James Field。

Kat -你可能从未听说过淋巴丝虫病，但它影响着全球70个国家的1.2亿人，导致四肢和身体其他部位急剧肿胀，称为象皮病。它是由微小的寄生虫引起的，通过蚊子叮咬在人与人之间传播，这些寄生虫可以在体内潜伏多年，躲避免疫系统。但是他们是怎么做到的呢?爱荷华州立大学的迈克尔·金伯一直在寻找答案。

Michael -人们之前已经研究过各种分泌物，寄生虫在宿主体内释放的东西，但到目前为止，这些分泌物的性质，还没有给我们很多关于这些寄生虫是如何操纵人体从而引起疾病的线索。我们想做的是更详细地观察这种相互作用。

Kat -你做了什么来更详细地研究这个?

Michael -最近，有一个非常活跃的研究重点是外泌体结构。外泌体是一种特殊类型的小囊泡，由许多细胞类型释放的细胞外囊泡。你会发现这些外泌体在癌症，其他传染病，自身免疫性疾病，甚至神经退行性疾病中都有重要作用。共识似乎是这些外泌体作为细胞间效应体。因此，它们所做的就是携带能够执行许多生物功能的货物从细胞释放到目标细胞，然后它可以操纵目标细胞的生物学。

凯特-所以，有点像细胞外的邮差。

迈克尔-从很多方面来说，如果你是宿主，携带着一个非常危险的包裹，是的。

Kat -你是如何在感染中寻找这些外泌体的?

迈克尔-有了这些寄生虫，我们有能力在体外维持它们。所以，我们可以把它们从宿主体内取出，让它们存活一段时间，研究它们分泌的东西。因此，我们在培养皿中保存了一些寄生虫，收集了它们的分泌物，并用各种技术对它们进行了分析。

他们有什么，他们在做什么更重要?

Michael -当我们观察这些寄生虫分泌的外泌体时，我们发现了一种叫做微rna的小rna的优势。

凯特:这些很有趣，不是吗?他们现在很热。

迈克尔-现在很热。因此，它们可能在15到20年前就被发现了，也许更早。它们似乎是基因变化的媒介。这些是人类和其他动物，甚至植物用来控制基因表达的小RNA物种。寄生虫分泌microrna的发现很有趣，因为它开启了一扇大门，让人们认识到寄生虫在分泌一种基因变化因子，从而操纵宿主体内的基因表达。

所以，我们的想法是，寄生虫产生的这些小包裹在某种程度上开启和关闭了人类细胞中的基因。这对理解这种疾病有很大的意义。

迈克尔-是的，我想是的。这是一个非常有趣的范例，当然，这个假设似乎得到了当时其他研究的支持。在其他传染病中，同样的事情也被观察到这些病原体似乎能够分泌这些含有微小rna的外泌体来特异性地改变宿主的免疫反应并创造有利于感染因子的条件。

爱荷华州立大学的Michael Kimber说，这项研究发表在PLOS被忽视的热带病上。