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在A(yíng)ddgene這一非盈利組織成立二十周年之際，《Nature》雜志關(guān)注了這一最受歡迎的DNA工具背后的故事，我們也特意轉譯為中文供大家了解~

Addgene的創(chuàng )立初衷

在2000年伊始，Addgene發(fā)起人Melina Fan在讀博期間的研究需要用到文獻中20種不同蛋白質(zhì)的質(zhì)粒，以確認其在自己實(shí)驗中是否具有可重復性。從零開(kāi)始構建一個(gè)新的質(zhì)粒既費時(shí)又昂貴，因此需要向發(fā)表文獻的實(shí)驗室請求能否提供一兩個(gè)質(zhì)粒。于是Fan寫(xiě)信給每一位研究作者，請他們提供一份已發(fā)表的質(zhì)粒樣本供研究使用，然而只有不到一半的作者回復了詢(xún)問(wèn)，而那些回復的作者又花了幾個(gè)月時(shí)間才寄出所需的材料。

但是，Fan發(fā)現這些實(shí)驗室自制的質(zhì)?？赡軙?huì )晚到或不適合使用，而且共享實(shí)驗材料還必須解決合法轉讓協(xié)議的問(wèn)題。“我意識到質(zhì)粒共享存在一個(gè)很大的問(wèn)題，這直接影響到我能夠自主進(jìn)行研究的方向。”因此，2004年Fan和她和同事們在美國馬薩諸塞州創(chuàng )辦了Addgene，這是一個(gè)非營(yíng)利性的存儲庫，通過(guò)管理物流和配送，讓科學(xué)家們更容易獲得 質(zhì)粒材料。那些開(kāi)發(fā)出熱門(mén)質(zhì)粒工具的科學(xué)家可以將處理質(zhì)粒請求的冗雜事宜交給 Addgene，同時(shí)訂購這些試劑的科學(xué)家可以放心且按時(shí)收到符合標準的材料。

在創(chuàng )立20年之后，Addgene維護了一個(gè)包含147000多個(gè)質(zhì)粒的庫，并向111個(gè)國家運送了200多萬(wàn)個(gè)樣本。Fan和她的同事提供了一份清單，列出了過(guò)去五年中十個(gè)最常被研究的質(zhì)粒，以及冉冉升起的新熱點(diǎn)。在這里，《Nature》深入研究了這些工具，以了解是什么讓它們脫穎而出。

Deft delivery （靈活轉運）

表達目的基因的第一步是將其放入細胞內。一種常見(jiàn)的方式是將所需序列利用質(zhì)粒包裝在人工病毒中，該病毒可以將其有效目的基因直接注射到靶細胞中；Addgene的幾款熱門(mén)產(chǎn)品在這方面尤為有效。

這些載體基于一種名為逆轉錄病毒的病毒家族，逆轉錄病毒不僅能將質(zhì)粒注入靶細胞，還能指導將質(zhì)?；蛘系郊毎蚪M中。

瑞士分子生物學(xué)家Didier Trono 和他的團隊設計了一個(gè)基于HIV的慢病毒系統，該系統可以更廣泛的感染細胞。他們使用了三個(gè)單獨的質(zhì)粒，其中兩個(gè)編碼病毒的部分（#12259, #12260），而第三個(gè)包目的基因。利用這一系統，研究人員在人類(lèi)細胞系的基因組和活體大鼠的神經(jīng)元中導入了持久的突變基因，這在以前是不可能的。

Trono 還記得在 Addgene誕生之前，分發(fā)質(zhì)粒 “簡(jiǎn)直是一場(chǎng)噩夢(mèng)”——他實(shí)驗室的一名技術(shù)人員需要全職工作來(lái)滿(mǎn)足收到的所有樣本申請。現在，Addgene 已經(jīng)代表他發(fā)出了 4 萬(wàn)多份材料，每月約 250 份。他說(shuō)，Addgene存儲庫“為科研社群帶來(lái)了巨大的改變”。

在CRISPR的研究中無(wú)法避開(kāi)Addgene的參與

CRISPR-Cas9是一種幫助細菌抵御病毒入侵的天然機制，柏林馬克斯·普朗克病原體科學(xué)研究所的研究人員Emmanuelle Charpentier和加州大學(xué)伯克利分校的Jennifer Doudna因將這一發(fā)現轉化為革命性的基因編輯工具而獲得2020年諾貝爾化學(xué)獎。

Broad研究所的分子生物學(xué)專(zhuān)家張峰教授及其同事創(chuàng )造了使CRISPR-Cas9在哺乳動(dòng)物細胞中的編輯更容易的工具。Addgene分發(fā)的最受歡迎的十個(gè)質(zhì)粒中有五個(gè)（#48138；#52961；#52962；#52963；#62988）來(lái)自張峰的實(shí)驗室，包括一種名為lentiCRISPR v2（#52961）的Cas9特異性慢病毒載體。Fan說(shuō)，科學(xué)家們經(jīng)常在論文發(fā)表之前就將他們的材料提交給Addgene，這樣研究人員在研究結果公布的那天就可以訂購產(chǎn)品！

Fan說(shuō)：“CRISPR編輯領(lǐng)域現在包含可以插入、刪除、突變、調節甚至重寫(xiě)基因序列的Cas變體——就像所有這些科學(xué)家共同工作的社區工具箱”。該工具箱中最熱門(mén)的幾款商品是由Broad研究所的化學(xué)生物學(xué)家David Liu提供的（#132775；#132776；#132777；#174038），已經(jīng)被請求了26000多次。David Liu說(shuō)道“Addgene在最大限度地提高科研人員與世界各地研究人員共享實(shí)驗室開(kāi)發(fā)結構的能力。”

對于新冠的表征

隨著(zhù) COVID-19 大流行的肆虐，許多研究人員急于將他們的專(zhuān)業(yè)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,和他的團隊在 2020 年初創(chuàng )建了這個(gè)質(zhì)粒pcDNA3.1-SARS2-Spike（#145032），用于單獨研究Spike蛋白，而不含其他致病病毒成分。這使他們有可能確定病毒蛋白中的關(guān)鍵結構特征，從而有助于解釋為什么SARS-CoV-2與人體細胞的結合比其他已知冠狀病毒更緊密。

迄今為止，該質(zhì)粒已在 50 多項研究中被引用，在這些研究中，其他研究人員利用分離的Spike蛋白來(lái)模擬 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多種與COVID-19相關(guān)的質(zhì)粒，其中1800個(gè)質(zhì)粒由總部位于波士頓的Ginkgo Bioworks設計。

Ginkgo的數據科學(xué)家Brad Chapman說(shuō)，他們很早就意識到，他們有資源設計和產(chǎn)生可以在各種實(shí)驗條件下表達關(guān)鍵病毒蛋白的質(zhì)粒。然而，他指出，從其他研究人員那里獲得質(zhì)粒的挑戰往往很艱巨，以至于阻礙了重復使用和構建現有作品。他說(shuō)，盡管Ginkgo有大量新工具，但Addgene的加持，可以便捷地使材料變得開(kāi)放和可獲得。

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“嵌合抗原”受體（CAR）在人的T細胞中插入僅存在于癌癥細胞的表面標記。

然而，CAR分子并非一刀切的有效，研究人員仍需解析其原理以了解哪種配置是最有效的。由加拿大研究者Scott McComb和他的團隊保存的模塊化質(zhì)粒pSLCAR-CD19-BBz（#135992），讓更換抗體成分以找到最佳致癌候選藥物變得簡(jiǎn)單。

約翰-霍普金斯大學(xué)的生物分子工程師Denis Wirtz和他的團隊以前曾開(kāi)發(fā)出一種名為 “速度受體”（velocity receptors）的合成蛋白質(zhì)，能讓細胞更具流動(dòng)性。Wirtz和他的團隊通過(guò)修改McComb的質(zhì)粒來(lái)表達一種CAR，這種CAR能識別多種實(shí)體瘤上的抗原，結果表明他們的速度受體提高了CAR-T細胞的浸潤能力。Denis Wirtz說(shuō)："從頭開(kāi)始實(shí)驗會(huì )非常非常困難。這會(huì )讓我們陷入困境"。

而這僅僅是一個(gè)研究組的案例，McComb說(shuō)，得益于A(yíng)ddgene的幫助，他的質(zhì)粒已被分發(fā)到 38 個(gè)國家的 450 多個(gè)實(shí)驗室，這是他在個(gè)人簡(jiǎn)歷和資助提案中量化其研究影響的一種方式。“這是科學(xué)家向社會(huì )展示其價(jià)值的一種更為簡(jiǎn)單的方式”。

結 語(yǔ)

中源從2014年開(kāi)始，就與Addgene合作共同為中國用戶(hù)提供質(zhì)粒分發(fā)和寄存等服務(wù)，作為Addgene在中國地區的官方指定服務(wù)商，我們也與Addgene聯(lián)系確認了文中提到和涉及的一些不同研究領(lǐng)域的最暢銷(xiāo)質(zhì)粒，列表如下，以供中國研究者參考和借鑒。

如您有任何Addgene的質(zhì)粒、文庫、kit、病毒及抗體需求，都可以隨時(shí)聯(lián)系我們。