圖為2010年12月底出版的美國《福布斯》雜志封面
Rothberg發(fā)明的長寬高僅24X20X21英寸的基因解碼器(decoder),可能會(huì)改變?nèi)祟惖纳罘绞健_@件看似玩具、或是掌上電腦的小設(shè)備,的確可能是自個(gè)人電腦以來對科技界的又一次巨大沖擊,且未來還會(huì)形成規(guī)模達(dá)1000億美元的市場。
解碼器外部有一個(gè)8英寸的觸摸屏,左側(cè)有可把數(shù)據(jù)下載到iPhone的端口,屏幕下方有4個(gè)分別標(biāo)有○、X、□和+符號的測試管。它們分別代表了形成人體DNA的基本4個(gè)化學(xué)物質(zhì),鳥嘌呤(核酸的基本成分,guanine)、胞嘧啶(cytosine)、腺嘌呤(adenine)和胸腺嘧啶(thymine)。
這臺以硅芯片為基礎(chǔ)建造的個(gè)人染色體檢測儀(PersonalGenomeMachine,PGM),是當(dāng)今世上體積小、檢測成本低的上市產(chǎn)品。它可在2小時(shí)之內(nèi),以很高的精度解讀出1000萬個(gè)基因代碼符號(lettersofgeneticcode)。與現(xiàn)有使用大型電腦和服務(wù)器的DNA掃描設(shè)備不同,PGM可置于辦公桌上,且售價(jià)僅5萬美元,是當(dāng)前具有同類功能儀器的十分之一。這也是史上科學(xué)家個(gè)人、社區(qū)醫(yī)院和高校能夠負(fù)擔(dān)起的儀器。
這項(xiàng)由Rothberg和其他工程師發(fā)明的小玩意還可用于改變醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、納米科技和在其他可再生燃料的探索。Rothberg稱,在不遠(yuǎn)的將來,大夫通過DNA測序(DNAsequencing)就能對腫瘤部分的遺傳缺陷點(diǎn)位進(jìn)行修補(bǔ),并根據(jù)癌癥患者的不同情形有針對性地用藥?;加邢忍煨院币娂膊〉膬和赏▽λ麄兊母嗳旧w組做針對性的解碼,以消除估計(jì)和誤診。
PGM更適合于室外醫(yī)療環(huán)境。在第三世界工作的救險(xiǎn)人員可使用這種便攜式基因解碼器跟蹤造成水污染的細(xì)菌,或病毒。機(jī)場衛(wèi)生官員能利用它對旅行者的基因做采樣分析,在傳染性細(xì)菌和病毒大規(guī)模爆發(fā)前對其進(jìn)行跟蹤。工程師還可利用PGM來設(shè)計(jì)和培養(yǎng)未來燃料的微生物。DNA測序還有助于農(nóng)戶培養(yǎng)出生長更快,抗蟲害更強(qiáng)、更耐旱,且施化肥更少的谷物品種。合成生物學(xué)家(syntheticbiologist)還能做到讓細(xì)菌為人類服務(wù),以制出洗滌液、服裝、家具,甚至能夠?qū)α芽p有自我愈合功能的水泥。
根據(jù)Rothberg的看法,基因測序今后會(huì)影響到人類生活的各方面。正如上世紀(jì)是物理學(xué)時(shí)代一樣,本世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì)。他深信基因測序科技商品化后所形成的市場,可達(dá)到像醫(yī)學(xué)檢查成像(medicalimaging)科技那樣的1000億美元規(guī)模。
Rothberg創(chuàng)建過4家與遺傳學(xué)相關(guān)的企業(yè)。發(fā)明PGM儀器的IonTorrent公司,是Rothberg在3年前夢想能快速、便捷地檢測DNA后所創(chuàng)建。Rothberg的發(fā)明引起了一家名為LifeTechnologies的專業(yè)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備企業(yè)的強(qiáng)烈關(guān)注。在PGM正式生產(chǎn)前,LifeTechnologies去年秋季以3.75億美元價(jià)格收購了IonTorrent。有分子遺傳學(xué)專家認(rèn)為Rothberg有很美妙的創(chuàng)意,并能使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合作的很順利。
圖為Ion Torrent公司生產(chǎn)的個(gè)人染色體檢測儀
Rothberg認(rèn)為,這是因?yàn)樾驴萍歼€未強(qiáng)大到足以破解潛伏在像癌癥和孤獨(dú)癥之后的基因秘密。人們從高中生物課本中就了解到,每個(gè)細(xì)胞中心內(nèi)有60億個(gè)構(gòu)成DNA雙螺旋體的化學(xué)代碼(chemical letters)。其中一些可能處在遺傳混亂狀態(tài),其大量作用尚待發(fā)現(xiàn)。散布在DNA周圍的是2萬個(gè)基因,這些物質(zhì)在掌控身體,如何制造包括胰島素、肌肉、血色素、腦組織、骨骼和凝血因子在內(nèi)的幾乎所有身體所需的內(nèi)容。那怕基因內(nèi)深藏只有一個(gè)出錯(cuò)的化學(xué)代碼,都將會(huì)增加患上癌癥或糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。