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在Addgene這一非盈利組織成立二十周年之際，《Nature》雜志(zhì)關注了這一最受歡迎的DNA工(gōng)具(jù)背後的故事，我們也特意轉譯為(wèi)中(zhōng)文(wén)供大家了解~

Addgene的創立初衷

在2000年伊始，Addgene發起人Melina Fan在讀博期間的研究需要用(yòng)到文(wén)獻中(zhōng)20種不同蛋白質(zhì)的質(zhì)粒，以确認其在自己實驗中(zhōng)是否具(jù)有(yǒu)可(kě)重複性。從零開始構建一個新(xīn)的質(zhì)粒既費時又(yòu)昂貴，因此需要向發表文(wén)獻的實驗室請求能(néng)否提供一兩個質(zhì)粒。于是Fan寫信給每一位研究作(zuò)者，請他(tā)們提供一份已發表的質(zhì)粒樣本供研究使用(yòng)，然而隻有(yǒu)不到一半的作(zuò)者回複了詢問，而那些回複的作(zuò)者又(yòu)花(huā)了幾個月時間才寄出所需的材料。

但是，Fan發現這些實驗室自制的質(zhì)粒可(kě)能(néng)會晚到或不适合使用(yòng)，而且共享實驗材料還必須解決合法轉讓協議的問題。“我意識到質(zhì)粒共享存在一個很(hěn)大的問題，這直接影響到我能(néng)夠自主進行研究的方向。”因此，2004年Fan和她和同事們在美國(guó)馬薩諸塞州創辦(bàn)了Addgene，這是一個非營利性的存儲庫，通過管理(lǐ)物(wù)流和配送，讓科(kē)學(xué)家們更容易獲得 質(zhì)粒材料。那些開發出熱門質(zhì)粒工(gōng)具(jù)的科(kē)學(xué)家可(kě)以将處理(lǐ)質(zhì)粒請求的冗雜事宜交給 Addgene，同時訂購(gòu)這些試劑的科(kē)學(xué)家可(kě)以放心且按時收到符合标準的材料。

在創立20年之後，Addgene維護了一個包含147000多(duō)個質(zhì)粒的庫，并向111個國(guó)家運送了200多(duō)萬個樣本。Fan和她的同事提供了一份清單，列出了過去五年中(zhōng)十個最常被研究的質(zhì)粒，以及冉冉升起的新(xīn)熱點。在這裏，《Nature》深入研究了這些工(gōng)具(jù)，以了解是什麽讓它們脫穎而出。

Deft delivery （靈活轉運）

表達目的基因的第一步是将其放入細胞内。一種常見的方式是将所需序列利用(yòng)質(zhì)粒包裝(zhuāng)在人工(gōng)病毒中(zhōng)，該病毒可(kě)以将其有(yǒu)效目的基因直接注射到靶細胞中(zhōng)；Addgene的幾款熱門産(chǎn)品在這方面尤為(wèi)有(yǒu)效。

這些載體(tǐ)基于一種名(míng)為(wèi)逆轉錄病毒的病毒家族，逆轉錄病毒不僅能(néng)将質(zhì)粒注入靶細胞，還能(néng)指導将質(zhì)粒基因整合到細胞基因組中(zhōng)。

瑞士分(fēn)子生物(wù)學(xué)家Didier Trono 和他(tā)的團隊設計了一個基于HIV的慢病毒系統，該系統可(kě)以更廣泛的感染細胞。他(tā)們使用(yòng)了三個單獨的質(zhì)粒，其中(zhōng)兩個編碼病毒的部分(fēn)（#12259, #12260），而第三個包目的基因。利用(yòng)這一系統，研究人員在人類細胞系的基因組和活體(tǐ)大鼠的神經元中(zhōng)導入了持久的突變基因，這在以前是不可(kě)能(néng)的。

Trono 還記得在 Addgene誕生之前，分(fēn)發質(zhì)粒 “簡直是一場噩夢”——他(tā)實驗室的一名(míng)技(jì )術人員需要全職工(gōng)作(zuò)來滿足收到的所有(yǒu)樣本申請。現在，Addgene 已經代表他(tā)發出了 4 萬多(duō)份材料，每月約 250 份。他(tā)說，Addgene存儲庫“為(wèi)科(kē)研社群帶來了巨大的改變”。

在CRISPR的研究中(zhōng)無法避開Addgene的參與

CRISPR-Cas9是一種幫助細菌抵禦病毒入侵的天然機制，柏林馬克斯·普朗克病原體(tǐ)科(kē)學(xué)研究所的研究人員Emmanuelle Charpentier和加州大學(xué)伯克利分(fēn)校的Jennifer Doudna因将這一發現轉化為(wèi)革命性的基因編輯工(gōng)具(jù)而獲得2020年諾貝爾化學(xué)獎。

Broad研究所的分(fēn)子生物(wù)學(xué)專家張峰教授及其同事創造了使CRISPR-Cas9在哺乳動物(wù)細胞中(zhōng)的編輯更容易的工(gōng)具(jù)。Addgene分(fēn)發的最受歡迎的十個質(zhì)粒中(zhōng)有(yǒu)五個（#48138；#52961；#52962；#52963；#62988）來自張峰的實驗室，包括一種名(míng)為(wèi)lentiCRISPR v2（#52961）的Cas9特異性慢病毒載體(tǐ)。Fan說，科(kē)學(xué)家們經常在論文(wén)發表之前就将他(tā)們的材料提交給Addgene，這樣研究人員在研究結果公(gōng)布的那天就可(kě)以訂購(gòu)産(chǎn)品！

Fan說：“CRISPR編輯領域現在包含可(kě)以插入、删除、突變、調節甚至重寫基因序列的Cas變體(tǐ)——就像所有(yǒu)這些科(kē)學(xué)家共同工(gōng)作(zuò)的社區(qū)工(gōng)具(jù)箱”。該工(gōng)具(jù)箱中(zhōng)最熱門的幾款商(shāng)品是由Broad研究所的化學(xué)生物(wù)學(xué)家David Liu提供的（#132775；#132776；#132777；#174038），已經被請求了26000多(duō)次。David Liu說道“Addgene在最大限度地提高科(kē)研人員與世界各地研究人員共享實驗室開發結構的能(néng)力。”

對于新(xīn)冠的表征

随着 COVID-19 大流行的肆虐，許多(duō)研究人員急于将他(tā)們的專業知識轉向研究冠狀病毒SARSCoV-2。明尼蘇達大學(xué)的研究員Fang Li,和他(tā)的團隊在 2020 年初創建了這個質(zhì)粒pcDNA3.1-SARS2-Spike（#145032），用(yòng)于單獨研究Spike蛋白，而不含其他(tā)緻病病毒成分(fēn)。這使他(tā)們有(yǒu)可(kě)能(néng)确定病毒蛋白中(zhōng)的關鍵結構特征，從而有(yǒu)助于解釋為(wèi)什麽SARS-CoV-2與人體(tǐ)細胞的結合比其他(tā)已知冠狀病毒更緊密。

迄今為(wèi)止，該質(zhì)粒已在 50 多(duō)項研究中(zhōng)被引用(yòng)，在這些研究中(zhōng)，其他(tā)研究人員利用(yòng)分(fēn)離的Spike蛋白來模拟 Omicron的感染機制，并了解 COVID-19 如何影響不同組織。

目前Addgene收藏了3000多(duō)種與COVID-19相關的質(zhì)粒，其中(zhōng)1800個質(zhì)粒由總部位于波士頓的Ginkgo Bioworks設計。

Ginkgo的數據科(kē)學(xué)家Brad Chapman說，他(tā)們很(hěn)早就意識到，他(tā)們有(yǒu)資源設計和産(chǎn)生可(kě)以在各種實驗條件下表達關鍵病毒蛋白的質(zhì)粒。然而，他(tā)指出，從其他(tā)研究人員那裏獲得質(zhì)粒的挑戰往往很(hěn)艱巨，以至于阻礙了重複使用(yòng)和構建現有(yǒu)作(zuò)品。他(tā)說，盡管Ginkgo有(yǒu)大量新(xīn)工(gōng)具(jù)，但Addgene的加持，可(kě)以便捷地使材料變得開放和可(kě)獲得。

助力腫瘤研究并擴大影響力

Addgene的質(zhì)粒也正在助力腫瘤學(xué)研究。研究人員使用(yòng)“嵌合抗原”受體(tǐ)（CAR）在人的T細胞中(zhōng)插入僅存在于癌症細胞的表面标記。

然而，CAR分(fēn)子并非一刀(dāo)切的有(yǒu)效，研究人員仍需解析其原理(lǐ)以了解哪種配置是最有(yǒu)效的。由加拿(ná)大研究者Scott McComb和他(tā)的團隊保存的模塊化質(zhì)粒pSLCAR-CD19-BBz（#135992），讓更換抗體(tǐ)成分(fēn)以找到最佳緻癌候選藥物(wù)變得簡單。

約翰-霍普金斯大學(xué)的生物(wù)分(fēn)子工(gōng)程師Denis Wirtz和他(tā)的團隊以前曾開發出一種名(míng)為(wèi) “速度受體(tǐ)”（velocity receptors）的合成蛋白質(zhì)，能(néng)讓細胞更具(jù)流動性。Wirtz和他(tā)的團隊通過修改McComb的質(zhì)粒來表達一種CAR，這種CAR能(néng)識别多(duō)種實體(tǐ)瘤上的抗原，結果表明他(tā)們的速度受體(tǐ)提高了CAR-T細胞的浸潤能(néng)力。Denis Wirtz說："從頭開始實驗會非常非常困難。這會讓我們陷入困境"。

而這僅僅是一個研究組的案例，McComb說，得益于Addgene的幫助，他(tā)的質(zhì)粒已被分(fēn)發到 38 個國(guó)家的 450 多(duō)個實驗室，這是他(tā)在個人簡曆和資助提案中(zhōng)量化其研究影響的一種方式。“這是科(kē)學(xué)家向社會展示其價值的一種更為(wèi)簡單的方式”。

結 語

中(zhōng)源從2014年開始，就與Addgene合作(zuò)共同為(wèi)中(zhōng)國(guó)用(yòng)戶提供質(zhì)粒分(fēn)發和寄存等服務(wù)，作(zuò)為(wèi)Addgene在中(zhōng)國(guó)地區(qū)的官方指定服務(wù)商(shāng)，我們也與Addgene聯系确認了文(wén)中(zhōng)提到和涉及的一些不同研究領域的最暢銷質(zhì)粒，列表如下，以供中(zhōng)國(guó)研究者參考和借鑒。

如您有(yǒu)任何Addgene的質(zhì)粒、文(wén)庫、kit、病毒及抗體(tǐ)需求，都可(kě)以随時聯系我們。