就像當(dāng)年蘋(píng)果公司的可放進(jìn)信封的 MacBook Air 筆記本給人帶來(lái)的震驚一樣， LavaAmp 也一樣神奇：一臺(tái)小到可以別在褲腰帶上、能夠隨時(shí)隨地復(fù)制 DNA 序列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀。
LavaAmp 的樣機(jī)是用金屬薄片做成的，一端有個(gè)小小的圓筒形突起部分，上面繞著兩根細(xì)導(dǎo)線。你可以用5號(hào)電池給它供電，或者直接把它連接到筆記本電腦上的 USB 接口也行。 LavaAmp 內(nèi)部分成3部分。這個(gè)小盒子的基本功能聽(tīng)起來(lái)不是很炫：它能加熱、冷卻，然后再加熱；液體可以流進(jìn)流出，看起來(lái)沒(méi)什么變化。小朋友一開(kāi)始也許會(huì)誤把它當(dāng)成玩具。不過(guò)他們戳一戳、晃一晃這個(gè)玩意兒，不一會(huì)兒可能就會(huì)覺(jué)得無(wú)趣，然后丟下它到一邊玩去了。
總之， LavaAmp 看上去平平無(wú)奇。不過(guò)，表面上缺乏吸引力，也正是它的卓越不凡之處。杰克遜和他的搭檔精心制作了這樣一個(gè)機(jī)器，它能證實(shí)生物科學(xué)家過(guò)去3000多年解開(kāi)的不可思議的難題。
LavaAmp 可能是世界上最小的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀——能快速?gòu)?fù)制 DNA 的最基本的生物技術(shù)設(shè)備。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀可以規(guī)律地升高和降低機(jī)器內(nèi)的溫度，從而使聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)——也就是 PCR ——得以進(jìn)行。這個(gè)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)以及如何控制這個(gè)反應(yīng)，是1983年基因工程發(fā)明后真正能夠應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模的基礎(chǔ)性成就之一。 PCR 的能力不僅僅是可以復(fù)制 DNA ，它還能讓研究者復(fù)制特定的 DNA 片段。只要生物技術(shù)員知道如何配制合適的試劑，他就能用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀在短時(shí)間內(nèi)合成大量他們想要剪接的基因。生物技術(shù)藥物、轉(zhuǎn)基因作物和合成生物燃料都需要 PCR 反應(yīng)，這是制造過(guò)程中最基本的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)久以來(lái)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀對(duì)所有基因工程項(xiàng)目都至關(guān)重要。
以前，一臺(tái)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀得花去實(shí)驗(yàn)室好幾萬(wàn)美金。在某種程度上，這是可以理解的。這機(jī)器雖然聽(tīng)上去可能與高級(jí)電陶鍋沒(méi)啥區(qū)別，但是 PCR 需要精確的溫控才能進(jìn)行反應(yīng)。即使如今鏈?zhǔn)椒磻?yīng)儀已經(jīng)算是生物實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)設(shè)備，它所做的事情依舊非常不可思議。 DNA 在原始漿液中形成后的幾十億年來(lái)，就一直在不停地按自己的節(jié)奏、以自己為模板進(jìn)行自我復(fù)制，這個(gè)過(guò)程只是地球歷史的一瞬。現(xiàn)在，我們有了可以想要的時(shí)候訂制特定 DNA 序列的機(jī)器。這樣一臺(tái)機(jī)器應(yīng)該所費(fèi)不菲吧？畢竟，就連上帝的工具箱里也有一臺(tái)。
杰克遜不這樣認(rèn)為。 LavaAmp 就是他的得意之作。
LavaAmp實(shí)時(shí)PCR的用處
LavaAmp 預(yù)期的零售價(jià)不到 100 美元。這是為了達(dá)成一個(gè)目標(biāo)：讓科學(xué)家即使身處剛果的村莊，也能像在舊金山灣地區(qū)的生物實(shí)驗(yàn)室里一樣方便地操縱 DNA 。或者，至少差不多一樣方便。DIY生物技術(shù)的一個(gè)基本的常用精神是，足夠近似就挺好。
杰克遜和努涅茲-穆?？ㄏ嘈?， LavaAmp 便于攜帶、用途廣泛、價(jià)格低廉，這些特點(diǎn)最終會(huì)讓它成為發(fā)展中國(guó)家診斷工具盒中一個(gè)重要的組成部分。不同于如今公共醫(yī)療工作者使用的典型工具盒，利用 LavaAmp 工具盒檢測(cè)不同疾病的標(biāo)記，不需要針對(duì)每一種細(xì)菌準(zhǔn)備單獨(dú)的試劑體系。相反，醫(yī)生或者公共醫(yī)療技術(shù)員只需要一小組不同的引物就夠了，引物是一小段遺傳密碼，可以標(biāo)記需要剪切和復(fù)制的 DNA 片段的起始和終止點(diǎn)。
在努涅茲-穆?？ɡ硐氲膱D景中，一個(gè)醫(yī)務(wù)工作者能夠在疫情爆發(fā)后迅速抵達(dá)瓜納里托這樣偏僻的地方。他只需要帶著 LavaAmp 、一塊 DNA 閱讀芯片、一些裝著專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)出血熱、錐蟲(chóng)病和登革熱等疾病的引物的管子，然后這名工作者就能快速檢測(cè)導(dǎo)致這3種疾病的不同病原生物，并且在幾分鐘內(nèi)得知究竟是哪一種病原生物導(dǎo)致瘟疫爆發(fā)。
用于檢測(cè)的原料便宜、工具便于攜帶、技術(shù)高效。發(fā)展中國(guó)家的政府完全能夠負(fù)擔(dān)得起批量購(gòu)買(mǎi)這種工具盒。而企業(yè)家也無(wú)需依靠幾百萬(wàn)美金的風(fēng)險(xiǎn)資本支持才能生產(chǎn)銷(xiāo)售 LavaAmp 工具盒。要知道，大金額的風(fēng)險(xiǎn)資本注入需要公司每年盈利幾千萬(wàn)美金才能讓這筆投資具有回報(bào)。當(dāng)你在生產(chǎn)一種面向世界上最貧困群體的產(chǎn)品時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。
工具盒里另一個(gè)關(guān)鍵的部分是小型電子芯片，這個(gè)電子芯片能夠讀取被 LavaAmp 處理過(guò)的 DNA 樣品中的信息。這樣的裝置目前還沒(méi)有研制出來(lái)，不過(guò)測(cè)序技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展讓這種裝置看上去很有可能會(huì)研制出來(lái)。以上所有零件都會(huì)小到能夠夾在皮帶上。
這是一種粗放地使用生物技術(shù)的方法，這也是有人對(duì)體制外的生物學(xué)秉持懷疑態(tài)度的主要原因。如果你在自家車(chē)庫(kù)里，把一輛本田思域裝飾得頗有《速度與激情》的風(fēng)格，但是這車(chē)卻啟動(dòng)不起來(lái)，那你就拿起一個(gè)套筒扳手?jǐn)Q起來(lái)吧，直到這車(chē)啟動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，你的車(chē)不會(huì)駕鶴西去，至少不會(huì)像生物死去一樣地死掉。你剛剛完成的一個(gè)巨炫無(wú)比的 iPhone 應(yīng)用，但它如果不停地把你的信用卡號(hào)碼發(fā)送給你所有的微博粉絲怎么辦？你肯定是不眠不休地補(bǔ)上漏洞。你不會(huì)把代碼全部刪掉，不能用一了百了的方式解決這個(gè)問(wèn)題。只有在生物項(xiàng)目里，才會(huì)出現(xiàn)真正的死亡。因此，一般來(lái)說(shuō)，嚴(yán)格管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備被視為生物實(shí)驗(yàn)室工作的一個(gè)非常重要的前提。
理想的實(shí)驗(yàn)室里，明亮的白光灑在黑得發(fā)亮的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上?？墒聦?shí)上，這樣的完美實(shí)驗(yàn)室只存在于好萊塢電影的布景里，以及全國(guó)頂級(jí)研究型大學(xué)的公關(guān)手冊(cè)里。在發(fā)展中國(guó)家里，供電和自來(lái)水都無(wú)法保證，無(wú)菌實(shí)驗(yàn)條件通常是只可遠(yuǎn)觀的奢侈品，尤其是在野外作業(yè)的時(shí)候。但 LavaAmp 的開(kāi)發(fā)者相信，他們的設(shè)備能夠做到最好。
