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在Addgene这一非盈利组织成立二十周年之际，《Nature》杂志关注了这一最受欢迎的DNA工具背后的故事，乐动(中国)也特意转译为中文供大家了解~

Addgene的创立初衷

在2000年伊始，Addgene发起人Melina Fan在读博期间的研究需要用到文献中20种不同蛋白质的质粒，以确认其在自己实验中是否具有可重复性。从零开始构建一个新的质粒既费时又昂贵，因此需要向发表文献的实验室请求能否提供一两个质粒。于是Fan写信给每一位研究作者，请他们提供一份已发表的质粒样本供研究使用，然而只有不到一半的作者回复了询问，而那些回复的作者又花了几个月时间才寄出所需的材料。

但是，Fan发现这些实验室自制的质粒可能会晚到或不适合使用，而且共享实验材料还必须解决合法转让协议的问题。“我意识到质粒共享存在一个很大的问题，这直接影响到我能够自主进行研究的方向。”因此，2004年Fan和她和同事们在美国马萨诸塞州创办了Addgene，这是一个非营利性的存储库，通过管理物流和配送，让科学家们更容易获得 质粒材料。那些开发出热门质粒工具的科学家可以将处理质粒请求的冗杂事宜交给 Addgene，同时订购这些试剂的科学家可以放心且按时收到符合标准的材料。

在创立20年之后，Addgene维护了一个包含147000多个质粒的库，并向111个国家运送了200多万个样本。Fan和她的同事提供了一份清单，列出了过去五年中十个最常被研究的质粒，以及冉冉升起的新热点。在这里，《Nature》深入研究了这些工具，以了解是什么让它们脱颖而出。

Deft delivery （灵活转运）

表达目的基因的第一步是将其放入细胞内。一种常见的方式是将所需序列利用质粒包装在人工病毒中，该病毒可以将其有效目的基因直接注射到靶细胞中；Addgene的几款热门产品在这方面尤为有效。

这些载体基于一种名为逆转录病毒的病毒家族，逆转录病毒不仅能将质粒注入靶细胞，还能指导将质粒基因整合到细胞基因组中。

瑞士分子生物学家Didier Trono 和他的团队设计了一个基于HIV的慢病毒系统，该系统可以更广泛的感染细胞。他们使用了三个单独的质粒，其中两个编码病毒的部分（#12259, #12260），而第三个包目的基因。利用这一系统，研究人员在人类细胞系的基因组和活体大鼠的神经元中导入了持久的突变基因，这在以前是不可能的。

Trono 还记得在 Addgene诞生之前，分发质粒 “简直是一场噩梦”——他实验室的一名技术人员需要全职工作来满足收到的所有样本申请。现在，Addgene 已经代表他发出了 4 万多份材料，每月约 250 份。他说，Addgene存储库“为科研社群带来了巨大的改变”。

在CRISPR的研究中无法避开Addgene的参与

CRISPR-Cas9是一种帮助细菌抵御病毒入侵的天然机制，柏林马克斯·普朗克病原体科学研究所的研究人员Emmanuelle Charpentier和加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna因将这一发现转化为革命性的基因编辑工具而获得2020年诺贝尔化学奖。

Broad研究所的分子生物学专家张峰教授及其同事创造了使CRISPR-Cas9在哺乳动物细胞中的编辑更容易的工具。Addgene分发的最受欢迎的十个质粒中有五个（#48138；#52961；#52962；#52963；#62988）来自张峰的实验室，包括一种名为lentiCRISPR v2（#52961）的Cas9特异性慢病毒载体。Fan说，科学家们经常在论文发表之前就将他们的材料提交给Addgene，这样研究人员在研究结果公布的那天就可以订购产品！

Fan说：“CRISPR编辑领域现在包含可以插入、删除、突变、调节甚至重写基因序列的Cas变体——就像所有这些科学家共同工作的社区工具箱”。该工具箱中最热门的几款商品是由Broad研究所的化学生物学家David Liu提供的（#132775；#132776；#132777；#174038），已经被请求了26000多次。David Liu说道“Addgene在最大限度地提高科研人员与世界各地研究人员共享实验室开发结构的能力。”

对于新冠的表征

随着 COVID-19 大流行的肆虐，许多研究人员急于将他们的专业知识转向研究冠状病毒SARSCoV-2。明尼苏达大学的研究员Fang Li,和他的团队在 2020 年初创建了这个质粒pcDNA3.1-SARS2-Spike（#145032），用于单独研究Spike蛋白，而不含其他致病病毒成分。这使他们有可能确定病毒蛋白中的关键结构特征，从而有助于解释为什么SARS-CoV-2与人体细胞的结合比其他已知冠状病毒更紧密。

迄今为止，该质粒已在 50 多项研究中被引用，在这些研究中，其他研究人员利用分离的Spike蛋白来模拟 Omicron的感染机制，并了解 COVID-19 如何影响不同组织。

目前Addgene收藏了3000多种与COVID-19相关的质粒，其中1800个质粒由总部位于波士顿的Ginkgo Bioworks设计。

Ginkgo的数据科学家Brad Chapman说，他们很早就意识到，他们有资源设计和产生可以在各种实验条件下表达关键病毒蛋白的质粒。然而，他指出，从其他研究人员那里获得质粒的挑战往往很艰巨，以至于阻碍了重复使用和构建现有作品。他说，尽管Ginkgo有大量新工具，但Addgene的加持，可以便捷地使材料变得开放和可获得。

助力肿瘤研究并扩大影响力

Addgene的质粒也正在助力肿瘤学研究。研究人员使用“嵌合抗原”受体（CAR）在人的T细胞中插入仅存在于癌症细胞的表面标记。

然而，CAR分子并非一刀切的有效，研究人员仍需解析其原理以了解哪种配置是最有效的。由加拿大研究者Scott McComb和他的团队保存的模块化质粒pSLCAR-CD19-BBz（#135992），让更换抗体成分以找到最佳致癌候选药物变得简单。

约翰-霍普金斯大学的生物分子工程师Denis Wirtz和他的团队以前曾开发出一种名为 “速度受体”（velocity receptors）的合成蛋白质，能让细胞更具流动性。Wirtz和他的团队通过修改McComb的质粒来表达一种CAR，这种CAR能识别多种实体瘤上的抗原，结果表明他们的速度受体提高了CAR-T细胞的浸润能力。Denis Wirtz说："从头开始实验会非常非常困难。这会让乐动(中国)陷入困境"。

而这仅仅是一个研究组的案例，McComb说，得益于Addgene的帮助，他的质粒已被分发到 38 个国家的 450 多个实验室，这是他在个人简历和资助提案中量化其研究影响的一种方式。“这是科学家向社会展示其价值的一种更为简单的方式”。

结 语

中源从2014年开始，就与Addgene合作共同为中国用户提供质粒分发和寄存等服务，作为Addgene在中国地区的官方指定服务商，乐动(中国)也与Addgene联系确认了文中提到和涉及的一些不同研究领域的最畅销质粒，列表如下，以供中国研究者参考和借鉴。

如您有任何Addgene的质粒、文库、kit、病毒及抗体需求，都可以随时联系乐动(中国)。