《无细胞技术成熟:生物技术正在改变我们教授生物学的方式》

  • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2020-11-17
  • 波士顿八所公立学校的数百名大学预修生物学学生可能会发现在线高中的一线希望。多亏了马萨诸塞州生命科学中心的资助,他们的课程现在包括前沿的、动手操作的生物技术工具包,这些工具包正在送到他们的家门口。

    BioBits是miniPCR bio公司的最新产品,由麻省理工学院和西北大学合作推出,该公司专门为学生和科学家制造低成本的生物技术设备。意识到对在线教学方法的强烈需求,他们与Mass Insight合作开发了一项生物生物学带回家的实验室活动,向AP生物的学生传授生物学的核心法则:转录和翻译。

    随着学校继续关闭,有一件事越来越清楚:在线教学很难,不仅对学生,对教育者也是如此。“他们离开了通常的工作场所。他们只通过屏幕与孩子互动。他们进行有意义的参与的机会非常有限,而突然之间,你就打开了这个充满生物的小盒子,”miniPCR联合创始人塞巴斯蒂安•克拉维斯表示。

    生物生物的安全性和可获得性是很难被击败的。涉足生物学是一个昂贵的领域,但100美元足以提供一个教室的生物生物学工具包。由于没有像细菌这样的活体生物,最基本的生物实验室所必需的昂贵设备——冰箱、恒温箱和无菌工具——不再是一个限制因素。

    冻干细胞提取物耐贮存,可销往世界各地。在过去的几个月里,BioBits工具包已经被送到了美国以外的地方,比如丹麦、印度尼西亚和智利——仅举几个例子。

    从明年开始,他们甚至将前往国际空间站。MiniPCR和波音公司举办了一年一度的太空基因挑战赛,学生们很快就能提交生物实验的想法,其中一个将被挑选出来供宇航员在国际空间站上执行。

    虽然这些试剂盒的科学经验很简单:细胞通过基因制造蛋白质,但它回避了另一个问题:没有活细胞本身,这是如何实现的?

    “老师们会拦住我说,等等,等等,我拿到了抄写和翻译。但请告诉我更多关于无细胞技术的事。我不知道你能这么做,”艾丽·黄回忆道。她和杰西卡·斯塔克(Jessica Stark)分别在麻省理工学院(MIT)和西北大学(Northwestern)进行研究生学习期间,将合成生物学教学工具包的概念变成了现实。

    核心突破是细胞分离技术。尽管它已被用于从诊断到制造的各种应用,但它进入课堂的方式是一个微妙但重要的转变。

    西北大学化学与生物工程教授迈克·朱伊特博士表示,如果无细胞技术足够强大、安全、廉价,学生们可以对其进行修补,那么它就可能“走出滞后期,进入潜在应用的指数增长阶段”。

    虽然这个领域还很年轻,但正在作出大量努力以增加多样性和公平。这可能是一个合成生物学能够真正体现二十一世纪价值的地方。

    “有很好的研究表明,在学生职业生涯的早期就接触科学,并以有意义的动手实践的方式,是让学生对科学感兴趣的好方法。因此,我希望生物技术和其他动手实践活动能够在学校实施,以鼓励来自不同背景的人追求STEM领域的职业。”杰西卡强调道。

    支持BioBits的团队的个人背景显示了access能产生多大的影响。

    “我小时候最喜欢的礼物是70年代初祖母给我的一个化学工具箱,”吉姆·柯林斯博士回忆说。他现在是麻省理工学院的生物工程教授。

    作为两个上大学的孩子的父母,他们都对科学感兴趣。我给他们介绍了化学装备,我得到了电子装备,我得到了机器人装备,但我真的很失望,因为不能获得任何生物装备。”

    朱厄特教授是通过生命系统背后的化学原理进入生物学领域的。在高中时,爱丽对猪胎解剖很着迷。杰西卡,基于微小蛋白质操纵细胞内所有功能的想法。

    塞巴斯蒂安12岁时从祖母那里得到了一本《小猎犬号航行记》。“我没有接触过实验室。我几乎没上过科学课。我在阿根廷上的高中资源非常有限,而且非常注重社会科学。然后我继续学习经济学。通过BioBits,塞巴斯蒂安决心改变这种说法。

    与我们工程生物学能力的飞速增长形成鲜明对比的是,生物学教育几代人以来都没有改变过——也许直到现在。

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