生物研究领域里的“中间人”

2014-2-12 15:07 来源: 生命奥秘
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  很多生物资源保藏中心都面临资金方面的问题。

  这个机构建立之初,其实只是为了让一个四处碰壁的研究生能够顺利毕业而已。那还是在2002年,当时在美国哈佛大学医学院(Harvard Medical School in Boston, Massachusetts)读研究生的Melina Fan正在做一项有关代谢问题的研究,可是她们实验室却没有她在试验工作中需要用到的基因。于是她给十几个实验室发邮件求助,希望他们可以提供这个基因的质粒(这是一种环形的DNA分子,通常被用来往细胞里转入特定的基因)。可是只有不到一半的人回信了,其中有些人寄过来的质粒得等好几个月才能到Fan她们实验室,而且最后拿到手一看,有一些还给错了。

  “这些科学家真的不是不愿意给我质粒,只是当时的物流系统太烂了。” Fan介绍道。

  于是Fan和她的老公,以及她自己的弟弟于2004年的1月,在美国马萨诸塞州坎布里奇(Cambridge, Massachusetts)创办了Addgene这个生物资源保藏机构,全世界的科研人员都可以免费在她们那保存各种生物资源,同时也可以向她们申请获得其中的资源(每一单收费65美元)。在Addgene成立的第一年里,她们一共只发出了一份质粒,这份质粒里携带的就是Fan当时读研究生时用过的那个基因。可是到了去年,她们这个非盈利机构已经向全世界的科研人员寄出了9万多份质粒,其中包括表达各种蛋白质标签的质粒和各种空载质粒。

  从Addgene在这十年里的发展可以看出,各家生物资源保藏中心(biological resource centres, BRC)现在已经成为了科学研究系统里一个非常重要的中间人,他们能够帮助科研人员在业内交流、交换各种科研资源,这件事是很多科研人员都非常愿意做,可是自己又没有能力完成的一项工作。在过去,只能依靠不那么可靠的、点对点的网络来交换各种动物模型的细胞系(cell line)或遗传株(genetic strain)资源,BRC出现之后,可以在网上很方便地进行这种资源交流。

  美国波士顿大学的经济学家Jeffrey Furman曾经在2011年报道过专门储存细胞系、微生物和其他生物资源的BRC,他发现BRC们能够极大地提高使用了这些生物资源的论文的引用率,提升幅度高达57~135%,Furman认为,BRC所提供的公共科研资源极大地促进了科学的发展。不过在这些BRC中,有很多的生存都成了问题,正在四处寻求经济支援,帮助他们维持下去。

  最早诞生的BRC已经拥有了一段悠久的、辉煌的历史。早在1925年,在美国弗吉尼亚州的Manassas就成立了著名的美国典型菌种收藏所(American Type Culture Collection, ATCC),其中保藏有超过100万种遗传物质、微生物资源和细胞系资源。后来于1929年在美国缅因州酒吧港(Bar Harbor, Maine)成立的Jackson实验室也储存了超过7000种同系繁殖的、或者经过人工遗传学改造的小鼠。

  与这些前辈相比,虽然Addgene成立的时间不长,但是分子生物学家们还是蜂拥而至。而且Addgene还能够提供目前最热门的生物资源,她们的供应情况都反映出了单下最热门的研究趋势,比如CRISPR这种遗传修饰工具等。仅仅在去年,Addgene就发出了1.2万份携带CRISPR遗传修饰工具的质粒。

  据美国密苏里大学真菌遗传资源保藏中心(Fungal Genetics Stock Center at the University of Missouri–Kansas City)的馆长Kevin McCluskey介绍,虽然这些BRC的工作非常有价值,而且对于科学研究工作意义重大,但是维持这些机构的正常运转可也不容易,那些保藏了非常珍贵,但是从事相应研究的科研人员又非常少的生物资源的BRC机构更显得捉襟见肘。他们中心受美国国家科学基金(US National Science Foundation)的资助,保藏了超过2.5万种真菌资源,但是他们的菌种资源也已经很久没有更新了。

  McCluskey说:“他们希望我们自负盈亏,那么我们就必须涨价,这就会给使用我们馆藏资源的科研人员造成影响。”目前McCluskey他们中心给学术科研机构提供菌株的价格是每份30美元,可是ATCC的售价要比他们高出10倍。ATCC的发言人对此的解释是ATCC保藏的菌种更丰富,质量也更好。

  技术的进步也会对这些BRC带来影响。比如美国加利福尼亚州儿童医院橡树镇研究所BACPAC资源保藏中心(BACPAC Resources Center at the Children’s Hospital Oakland Research Institute in California)的负责人Pieter de Jong就专门建立了一个人工染色体(artificial chromosomes)保藏库。我们知道人工染色体能够储存很长的DNA大片段分子,主要用于测序建库等工作,当时他们也参与了人类基因组计划项目(Human Genome Project)。

  可是随着测序技术的进步,出现了测序速度更快、成本更低的测序仪。这就大大减少了我们对人工染色体的需求,据de Jong介绍,他们目前的收入已经无法维持中心的开销,于是他们不得不在去年丢弃了一部分备份样品,也将中心里冰箱的数量减少了一半,以压缩运营成本。接下来,他们还打算取消需求量很小的样品服务,比如提供鸭嘴兽DNA等。

  不过目前不太受关注的资源可能到了明天就会变成无价之宝。比如在20世纪80年代PCR技术刚开始兴起时用到的一种热稳定聚合酶就来自ATCC在20世纪60年代收藏的一种细菌,当时谁也不知道这种细菌有什么用。

  至于Addgene,在她们储存的生物资源中,大约有1/3的质粒是从来没有被人订购过的,不过据Fan介绍,她们目前还能够维持正常的运营,她说道:“我们保藏这些资源是为了将来的某一天,科学家们想用这些资源的时候还有人能够为他们提供这些东西。”