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近期，云舟生物首席科學(xué)家藍(lán)田博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇題為“Prevalence of errors in lab-made plasmids across the globe”的研究報(bào)告。研究發(fā)現(xiàn)，近50%的實(shí)驗(yàn)室自制質(zhì)粒存在明顯的設(shè)計(jì)缺陷及序列錯(cuò)誤。這一發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，近日，《Nature》刊登專題文章，對(duì)云舟生物的這項(xiàng)研究進(jìn)行了深入報(bào)道。

文章原文：https://www.nature.com/articles/d41586-024-02280-1

實(shí)驗(yàn)室自制質(zhì)粒的隱憂

質(zhì)粒是現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的重要工具，其質(zhì)量直接關(guān)系到研究的準(zhǔn)確性和可靠性。然而，云舟生物的分析顯示，目前實(shí)驗(yàn)室自制的質(zhì)粒存在不容忽視的廣泛性的質(zhì)量問題，這給全球生命科學(xué)研究帶來(lái)不少隱憂。

由藍(lán)田博士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，對(duì)全球多個(gè)地區(qū)的科研和工業(yè)實(shí)驗(yàn)室提交給云舟生物的2500多個(gè)質(zhì)粒進(jìn)行了深入分析，結(jié)果顯示，近50%的實(shí)驗(yàn)室自制質(zhì)粒存在明顯的設(shè)計(jì)缺陷和序列錯(cuò)誤。這些缺陷和錯(cuò)誤不僅會(huì)浪費(fèi)科研人員寶貴的時(shí)間和資源，而且增加了科研實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可重復(fù)性的難度。

該研究報(bào)告已經(jīng)發(fā)表于bioRxiv，報(bào)告原文：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.17.596931v1

該研究發(fā)表后引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的遺傳學(xué)家Hiroyuki Nakai表示，這項(xiàng)研究揭示了很多科研人員對(duì)自制質(zhì)粒的質(zhì)量控制缺乏了解，盡管他此前已經(jīng)意識(shí)到實(shí)驗(yàn)室自制的質(zhì)粒存在質(zhì)量問題，但如此之高的錯(cuò)誤率仍讓他感到驚訝。他補(bǔ)充到，可能有許多已經(jīng)發(fā)表的科研論文是因?yàn)橘|(zhì)粒的錯(cuò)誤而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法重現(xiàn)。

▲俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)遺傳學(xué)家Hiroyuki Nakai

藍(lán)田博士多年來(lái)一直在關(guān)注質(zhì)粒的質(zhì)量問題，當(dāng)他還在芝加哥大學(xué)擔(dān)任教授時(shí)，就已經(jīng)遭遇質(zhì)粒錯(cuò)誤給項(xiàng)目帶來(lái)的困難——他的實(shí)驗(yàn)室里有一名研究生耗費(fèi)了六個(gè)月的時(shí)間試圖重現(xiàn)一篇論文中的兩種質(zhì)粒。“當(dāng)時(shí)我們沒有想到是質(zhì)粒質(zhì)量的問題，但實(shí)驗(yàn)就是無(wú)法成功，因?yàn)檫@些質(zhì)粒自身的錯(cuò)誤和缺陷當(dāng)時(shí)未被檢測(cè)出來(lái)”。

在創(chuàng)辦云舟生物之后，藍(lán)田博士依然一直遇到這樣的問題，因此他決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究和分析。藍(lán)田博士表示，“當(dāng)客戶提交給我們帶有錯(cuò)誤的質(zhì)粒時(shí)，不僅會(huì)浪費(fèi)大量的檢測(cè)時(shí)間，而且進(jìn)行質(zhì)量控制所需的額外步驟也會(huì)增加生產(chǎn)質(zhì)粒并將其包裝成病毒的成本”。

▲云舟生物首席科學(xué)家藍(lán)田博士

云舟生物團(tuán)隊(duì)經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在其評(píng)估的2500多個(gè)質(zhì)粒中存在大量錯(cuò)誤。一些質(zhì)粒含有編碼對(duì)大腸桿菌有毒的蛋白質(zhì)基因，這意味著它們會(huì)減緩或抑制研究人員用來(lái)復(fù)制質(zhì)粒的大腸桿菌的生長(zhǎng)。另一些質(zhì)粒還編碼了對(duì)病毒包裝不利的蛋白質(zhì)基因。還有一些質(zhì)粒含有重復(fù)的DNA序列，這些序列通常會(huì)在質(zhì)粒內(nèi)積累突變。

為學(xué)術(shù)界及醫(yī)學(xué)界敲響警鐘

云舟生物團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，最普遍的一種載體錯(cuò)誤與基因治療常用的AAV病毒載體有關(guān)。在基因治療中，基因藥物通常以AAV病毒載體的方式遞送，這種病毒經(jīng)過改造對(duì)人體無(wú)致病性，但是可以高效將基因藥物遞送到細(xì)胞中。在制備AAV的包裝質(zhì)粒時(shí)，研究人員將治療性基因放在被稱為ITR的序列之間，這些序列確保治療性基因成功被包裝到病毒當(dāng)中并且能夠穩(wěn)定地進(jìn)行基因遞送。從本質(zhì)上講，這些序列會(huì)向細(xì)胞發(fā)送一個(gè)生物信號(hào)，表明“我屬于這個(gè)基因遞送載體”。但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，研究中約40%的AAV質(zhì)粒在ITR區(qū)域存在突變，這些突變可能會(huì)破壞這一重要信息。如果研究人員使用這些錯(cuò)誤的質(zhì)粒，他們的基因治療方案可能不會(huì)起作用，而且科學(xué)家們可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能找出原因。

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的兒科和遺傳學(xué)專家Mark Kay也親歷因質(zhì)粒錯(cuò)誤導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目延遲的情況，但他對(duì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并修復(fù)這些錯(cuò)誤的能力充滿信心。他說，潛在的ITR序列錯(cuò)誤是為人所熟知的問題，而且在FDA的嚴(yán)格監(jiān)管下，這些錯(cuò)誤不太可能被保留至臨床實(shí)驗(yàn)階段。

▲斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院兒科及遺傳學(xué)專家Mark Kay

俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的遺傳學(xué)家Hiroyuki Nakai表示，通過測(cè)序來(lái)檢查質(zhì)粒中的錯(cuò)誤可以提醒研究人員需要注意研究中的這類問題，但測(cè)序也需要一定的成本——每個(gè)質(zhì)粒每次測(cè)序?qū)⒒ㄙM(fèi)約15美元。他還建議從事該類實(shí)驗(yàn)的初級(jí)實(shí)驗(yàn)員投入更多時(shí)間向經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員學(xué)習(xí)。他提醒到，這種實(shí)驗(yàn)是一個(gè)繁瑣的手工操作的過程，如果你在其中一步犯了錯(cuò)，大量的時(shí)間和金錢都將會(huì)被浪費(fèi)。

藍(lán)田博士希望這一研究成果能引起對(duì)研究人員對(duì)質(zhì)粒質(zhì)量問題的關(guān)注，他說，“人們通常不會(huì)質(zhì)疑這些工具的質(zhì)量，但他們應(yīng)該這么做”。關(guān)于如何應(yīng)對(duì)這一問題，在研究報(bào)告中，藍(lán)田博士及其團(tuán)隊(duì)也提出了切實(shí)可行的建議，包括建立標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)原則，采用最佳的實(shí)驗(yàn)方案，建立專業(yè)知識(shí)共享機(jī)制等。

云舟生物的這項(xiàng)研究不僅揭露了全球范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)室自制質(zhì)粒的存在廣泛且嚴(yán)重的質(zhì)量問題，并呼吁業(yè)界提高對(duì)質(zhì)?？煽啃缘年P(guān)注，隨著《Nature》的報(bào)道，希望這一問題能夠得到更廣泛的關(guān)注。相信通過業(yè)界的共同努力，這些問題最終將得到有效解決。