现在,一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起,那就是基因组测序
【菜科解读】
美国加州的山景城是"硅谷"的重要组成部分。
现在,一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起,那就是基因组测序技术产业。
这个产业的发展是随着多家大公司的激烈竞争开始的。
不过,一家名为"整合基因"(CompleteGenomics,CG)的公司不像别的公司一样研发和销售测序仪器,而是为科学家提供外包的测序服务,更绝的是,在这家公司里做测序的,并不是研究人员,而是一排排的机器人。
近日,《新科学家》杂志探秘了这家充满科幻意味的公司。
<1 /> 前台都是"机器人"<1 /> 走进CG公司,连前台都由计算机终端出任。
它会主动向来客问好,询问姓名、身份和来访意图。
旁边连接的一台打印机则自动打出访客挂牌。
与此同时,一份电子邮件已经发送到内部接应人员的电脑上。
<1 /> 这家公司的生产线更像科幻电影里的实验室,昏暗蓝色的房间里到处都是高级仪器,室内温度保持在28℃和相对较高的湿度,几名穿着实验服,带着发罩的工作人员在监视着电脑屏幕,查看着机器人的运作状态。
<1 /> 这儿已经成为了世界上最大的人类基因组测序工厂。
只是在这里工作的不是人类,而是机器人。
在一个大约只有半个网球场大的房间里,"坐着"16台机器人,不间断地进行着人类基因组测序的工作。
去年,它们完成800个人的DNA测序工作——其中三分之一是后半年做出来的。
到了今年,它们已经可以每个月生产出400个人的基因了。
<1 /> CG公司只是目前迅速形成产业的诸多基因组测序公司中的一家,但是它十分独特。
公司市场总监图柯特(JenniferTurcotte)对《新科学家》杂志解释说,通常而言,DNA测序是在一个密封的机器里进行的,但在这家公司的实验室里,机器人却是在一个开放暴露的环境下做基因组测序,这是为了便于维修。
实验室特定的温度和湿度是为了符合测序中出现的生化反应,微弱的蓝光是为了避免荧光探测剂在探测基因代码符号时受到其他频率光波的破坏。
<1 /> 这儿所进行的基因组测序,已是目前最新的第三代基因组测序技术,称为"DNA纳米球测序技术"。
这种新方法是将DNA链放置在一小块硅芯片上进行调节,自我组装成所谓的"纳米球"。
这样的测序所需要的试剂更少,得到的数据则更多。
<1 /> 技术人员都穿着无尘室服装,因为任何一点灰尘都会干扰测序,除非哪儿出问题了,一般而言这些技术人员不会干预机器人的工作。
机器人则会自动添加试剂,操作样本,每个DNA纳米球上携带着70个核苷酸,其排列顺序会通过光信号被拍摄记录下来。
<1 /> 费用正在逐步降低<1 /> 这些机器人正在做的工作,是一个浩大庞杂的工程蓝图中的第一步,所有的人类基因组中有着30亿对碱基对,而CG计划将其全部组装出来。
这需要非常大的计算量,公司为此也建了一个自动数据中心。
不过,这个数据中心设在距离公司大约有20分钟车程的地方——那儿的电费更便宜。
<1 /> 目前CG公司只针对研究者和制药公司开放,个人还没法购买他们的服务。
在这里,每对基因组测序要价9500美元,如果购买1000对以上,则每对价格降为5000美元。
这个价格是随着基因组测序技术突飞猛进而急剧下降的,要知道,十年前,第一对人类基因组序列完成时,其价格是以十几亿美元计量的。
而科学家现在已经预计几年后,基因组测序的价格可能会降到一般人都可能支付得起的程度。
<1 /> 基因组测序的流水线完全是由机器人来做的,而职员做什么呢?公司共有185名职员,部分是科研人员,忙于改善公司的测序技术,另一部分则是做市场和联络,与各类客户打交道。
<1 /> 基因组测序工程是一项既有非常光明的前途但又异常庞大的科学工程,而自动化则可能成为处理这项工作的最佳工具。
基因学家们认为,通过一些基因扫描,是可以找到导致人类易感疾病的一些基因变异,人类基因谱上,有一些常见明显变异,但是就整个遗传问题来看,还有大量的混乱的遗传变异隐藏在DNA双螺旋体中,这些也导致了世界上千奇百怪的遗传疾病。
<1 /> 如何去捕猎这些神秘莫测的错误基因代码呢?只剩下一个方法,那就是将整个人类基因谱测序,来捕捉一些可能和疾病有关的基因变异。
这个方法虽然听上去如同"大海捞针"一样不靠谱,但目前一些迹象表明,今后或许基因组序列会成为医疗记录的一部分,或者科学家可以通过家庭的基因组测序来纠正基因错误。
比如,去年西雅图系统生物学研究所的胡德(LeroyHood)及其小组与CG公司进行了合作,在《科学》杂志上刊登了一篇论文。
他们对一家四口的基因组进行了测序。
这是个特殊的家庭,两个孩子都患有两种隐性遗传病———米勒综合征和纤毛运动障碍,而父母则完全正常,在分别测出这家人的基因序列后,研究者将父母和子女基因组序列进行比较,验证了米勒综合征这种非常罕见遗传病的致病突变。
<1 /> 提供测序外包的服务<1 /> 目前,站在基因组测序产业化起跑线上的企业包括了同样位于加州的生物科学公司PacificBio。
这个公司创立了首次可以对单个DNA进行测序的仪器。
和CG公司一样,目前,这家公司也只向研究者提供服务。
<1 /> 还有一些大型的、从事基因组测序产业的公司已经将基因组测序做到医院和个人普及的地步了,如研发制造大型测序分析仪器的Illumina公司。
这个公司在2008年美国成长最快的科技公司评选中,风头甚至盖过了Google。
它们提供的产品甚至可以直接给病人使用。
而另一位基因创业企业家罗斯伯格(JonathanRothberg)甚至发明了可以放在桌子上的基因解码器,可以在2小时之内以很高的精度解读出1000万个基因代码符号。
<1 /> 大部分的基因组测序企业都站在一个竞争线上,尽力提高DNA测序的速度,降低费用。
而CG公司其实并非和它们是严格意义上的竞争对手———他们计划组装出所有的人类基因序列,研发也是为此目的而进行。
此外,他们并不如其他公司一样开发更高级更小巧的基因组测序仪,而是为科学家提供基因组测序的外包服务,也就是说,研究人员无需购买、安装、培训、运行和维修仪器,而只要将样品交给这家公司,等待结果到来就可以。
虽然很多人不理解他们的做法,但这家公司始终坚持自己的观点,认为这样的服务最能让科学家将时间从捣腾仪器设备的工作中解放出来,专心放在生物学和假说验证上。
<1 /> 从这几年CG公司取得的成绩来看,这种做法确实是有效的。
2009年,CG公司宣布其测出了第一个人类基因序列,并移交给美国生物科技信息中心数据库。
同一年,他们在《科学》上刊文,发布了三个完整人类基因组序列分析的结果,当时文章还宣布,测序的成本已经可以降到1726美元。
这在生物界引起了轰动。
到了那一年结束,他们已经做出了50个人的基因序列。
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以上就是关于基因组测序新公司工作全靠机器人的全部内容,
1. 宇宙相关宇宙由什么构成:已知宇宙大部分质量由难以直接观测的暗物质构成,暗能量则推动宇宙加速膨胀,但具体成分和性质不明。
宇宙是否唯一:目前不清楚我们所在的宇宙是独一无二的,还是存在多元宇宙。
是什么驱动宇宙膨胀:科学家发现宇宙在加速膨胀,但对于推动这种膨胀的能量来源(暗能量)的本质了解有限。
黑洞的本质是什么:黑洞具有强大引力,连光都无法逃脱,其内部的物理规律和结构仍是未解之谜。
正物质为何多于反物质:在宇宙诞生之初,理论上正物质和反物质应等量产生,但现实中正物质占主导,原因未知。
2. 生命科学相关意识的生物学基础是什么:不清楚意识究竟是大脑活动的结果,还是某种更深层次的存在。
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遗传变异与人类健康的相关程度如何:尚未明确遗传变异在多大程度上影响人类健康及疾病的发生发展。
是什么控制着器官再生:一些生物具有强大的器官再生能力,而人类的再生能力有限,控制器官再生的机制尚不明确。
地球生命在何处产生、如何产生:地球上的生命如何从无机物中诞生的过程仍不明确。
3. 物理相关物理定律能否统一:广义相对论和量子力学分别在宏观和微观领域取得成功,但如何将二者统一是理论物理的一大难题。
量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理:量子力学中一些奇特现象背后可能存在更基本的物理规律等待发掘。
重力的本质是什么:虽然牛顿和爱因斯坦对重力有不同的解释,但重力的本质和产生机制还有待深入探究。
时间为何不同于其他维度:时间具有单向性等独特性质,与空间维度有明显区别,其原理尚未明确。
是否存在比夸克更小的基本粒子:目前夸克被认为是基本粒子,但不能排除存在更小构成单元的可能。
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这一炸,淹死日军千余人,却让数十万百姓流离失所。
可民间传说更邪乎——炸河时,蒋介石亲眼看见河中腾起一条"蛟龙",浑身鳞片泛着青光,张牙舞爪直扑而来!老蒋当场吓病,宋美龄日记里也提过"河中大物",但死活不承认是蛟龙。
文献佐证:1938年《申报》记载:"决堤后,水势汹涌,有目击者称见黑影掠过水面,形似巨蟒。
"当地老人回忆:"炸河那晚,天空炸响三声雷,河面泛起绿光,像有东西要钻出来。
"蒋介石后来大病一场,国民党内部流传"蛟龙报复"的说法,虽无实证,但成了黄河最著名的灵异传说之一。
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更离奇的是,1976年同一地点又挖出巨龟,这次惊动了警方和"神秘组织",结果巨龟神秘失踪,还死了不少人!透明棺材:冰封河底的"僵尸"会动?80年代黄河清淤,工人挖到一具透明棺材!这棺材不是玻璃,也不是水晶,摸上去冰寒刺骨,像块大冰块。
更诡异的是,棺内尸体穿着双层寿衣,周围游着小鱼,可密闭棺材里哪来的氧气?工人越挖越深,两米下去还没见底,突然有人喊:"棺材在动!"众人吓得扔下铁锹就跑。
第二天专家赶来,发现河床一夜水满,棺材消失得无影无踪!铜钟封蛇:七日钟声,是诅咒还是预警?60年代清理黄河古道,工人挖出一口10米高的铜钟!钟口用铁汁封死,打开一看——里面全是骷髅头,每个骷髅里都盘着一条黄蛇!蛇见到光突然暴起,工人用铁锹乱拍才打死几条,剩下的钻进河底消失不见。
专家把铜钟沉回河里,结果连续7天,沿岸村民每晚都听到钟声,像有人在河底敲钟!雪后黄河:冰封之下,谜团未解如今的黄河,冬天冰封如镜,可冰下依然暗流涌动。
老一辈人说:"雪后黄河最邪乎,冰裂声像鬼哭,雾气里藏着东西。
"科学解释是冰层膨胀收缩的声音,但谁又能保证,那些千年传说不是真的呢?黄河,这条流淌了5000年的母亲河,既孕育了华夏文明,也藏着无数未解之谜。
从蒋介石炸河的蛟龙,到巨龟、透明棺材、铜钟封蛇……这些传说或许有夸张成分,但背后是人们对自然的敬畏,对未知的探索。
下次雪后路过黄河,不妨驻足听听——那冰裂声里,是不是藏着老祖宗的警告?