這三個創客,想把DNA擴增1000萬倍

2020-12-08 雷鋒網

在傳統的印象裡,接地氣的創馬作品總是更容易贏得評委的青睞,比如萌萌噠寵物管家,解決生活痛點的智能光鞋,或者注重交互又格外新穎的空氣吉他。然而在深大站的創客馬拉松上,這支二等獎獲得者則顯得有些鶴立雞群,分分鐘跳戲的錯覺總讓大家內心OS「我們中出了一個叛徒」。

從隊名開始,這個團隊就顯現出和其它團隊的不同。BioLab,簡單粗暴的理解就是生物實驗室,而他們帶來的作品,就是一個聽上去非常高冷的東西——「BioLab生物實驗平臺(開源PCR儀)」。像BioLab這樣的陽春白雪,在創馬比賽上的確少見。不過,這並不影響他們做出獲得創馬評委認可的作品。

(從左至右:李航、Ken、詹俊鳴)

項目是由隊長Ken提出來的,他自己負責的是軟體部分。詹俊鳴學的是電子信息方向的通信專業,和李航一同負責硬體。還有一位外援,主要為團隊提供一些理論知識的支持和解釋。

「我們想要做的是實驗平臺和社區,設備的主要目標群體是創客和學生,通過APP和線上平臺幫助他們了解生物科技。」

PCR全稱「聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction)」是一種用於放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術,它可看作是生物體外的特殊DNA複製。簡單說來,PCR的最大特點,是能將微量的DNA大幅增加。所以,只要有微量的DNA信息,就能加以放大,進行研究。比如說,在一些歷史疑案中,兇手留下的證據微乎其微,可能只有少得可憐的毛髮、皮膚或血液。然而有了PCR技術,只要能分離出一丁點的DNA,就能加以放大,進行比對。再比如說,考古時出現的人物殘骸或是化石模型,擁有的信息極其有限,而PCR就類似一個放大鏡,可以將信息豐富擴充。

1993年,美國科學家Kary Mulis發現了PCR技術,並因此而獲得了諾貝爾化學獎。現在,PCR技術已經被廣泛地應用於生命科學研究、食品衛生、醫療、法醫及環境監測等諸多方面。在我們的生活中,PCR儀器應用得最為廣泛的方面在於對感染性疾病的診斷。理論上,只要樣本有一個病原體存在,PCR就可以檢測到。其次,PCR技術能有效的檢測基因的突變,可據此進行腫瘤早期診斷、分型、分期和預後判斷。

然而,在認知上,我們習慣性地以為PCR儀是一個遙不可及的東西。BioLab想做的,就是想把它變得更加親民,讓學生們也能接觸到看似不可及的高精尖技術。

「現在做開源PCR儀的人不多,多數人都以為PCR儀得靠買的,但這種設備一般很貴,所以導致很多有想法的人第一步就邁不出去,因為沒有設備。所以我們做的PCR儀想儘量壓縮價格,同時平衡性能,給更多人嘗試和學習的機會。」

在本次創馬比賽上,團隊實現了如下的功能:

  1. DNA擴增。用PCR儀可以進行聚合酶鏈式反應(PCR),把目標DNA量提高1000萬倍,實際是加熱和退火的循環過程。


  2. 手機APP連接控制設備,提供實驗流程幫助。

簡單說來,他們做的PCR儀分為軟硬體兩方面,一個是硬體方面,用於檢測疾病和擴增DNA;一個是軟體方面,用於教學和共享。

此外,他們的平臺是開源和可擴展的,「例如有人做了光學分析器來分析細菌,他也需要用到PCR,那他可以接入到我的平臺,讓整個實驗連接起來。而平臺可以提供更多的服務,像實驗數據管理,AI自動分析等等。」

所以,BioLab團隊想要做的是一套東西,社區、平臺才是他們的重點,而PCR只是一部分。「就像Arduino對電子設計一樣,它是一個大眾普及的工具。」

為了更好地解釋這一點,團隊用了一個有趣的比喻:

「我們做了一支畫筆,同時告訴你畫筆是由一根木和幾條毛組成的。當然,你可以做一支畫筆。不過,如果你不會或者覺得麻煩也可以用我們做的畫筆。然後大家可以通過這支畫筆去創作各種各樣的畫,畫出寫實派、抽象派,創作出很多很多很棒的作品。」


「同時,我們提供一個社區,你可以將你做的東西放上去和大家分享,在社區上大家可以交流,分享技術,共同創作,共同進步。而我們的PCR就像那根畫筆一樣。當然我們除了做畫筆,之後也會做橡皮檫、顏料,組成一套繪畫工具(這就是我們說的整套實驗平臺),讓大家更方便,更好地用我們的東西創作和了解畫畫,並且讓用戶覺得,畫畫也沒想像中這麼難吧,我也可以畫的。」

說起開發時的難點,團隊表示在於溫度和時間的控制。不過在創馬比賽上,BioLab生物實驗平臺的大致功能已經實現了。評委們一致認為,這個產品頗具市場前景,不管是對於生物學科的教育,還是普及研究老師有著重大的意義,因而都給出了很高的評價。

這群高冷的「叛徒」相比起其它「接地氣」的團隊,總有種走錯片場的獨樹一幟,然而他們就是憑此,獲得了本次創馬比賽的二等獎。

由於製作時間比較短,團隊認為,這個產品還有一些優化空間,「在流程控制上還需要用算法優化,讓機器的運作時間更加穩定。」

也許是不善表達,也許是具有工科男的典型特徵,團隊在採訪的時候總是惜字如金,帶著一種高冷的感覺。然而,這並不影響團隊對PCR事業的熱忱和激情。隊長Ken正在籌措成立自己的公司,爭取將這一願景化為現實,讓開源PCR儀離我們更近一點,再近一點。

硬創邦(leiphone_bang),匯聚創客的力量!

雷鋒網原創文章,未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。

相關焦點

  • dna親子鑑定原理和鑑定步驟
    如果檢測到某個dna位點的等位基因,一個與母親相同,另一個就應與父親相同,否則就存在疑問了。利用dna進行親子鑑定,只要作十幾至幾十個dna位點作檢測,如果全部一樣,就可以確定親子關係,如果有3個以上的位點不同,則可排除親子關係,有一兩個位點不同,則應考慮基因突變的可能,加做一些位點的檢測進行辨別。
  • 通過轉錄組技術而測序的dna序列被稱為「dna受體」
    後面的dna受體可通過做dna晶片credit-sweep來獲得,後面的dna受體包括mirna,smallmrna,circrna和ae等。根據技術的不同,dna晶片可以分為三類:測mirna:測定mirna。測dna受體的全雙工轉錄信號的兩轉錄本等等。測vxrna:測vxrna。
  • 人體內部場景 | 放大1000萬倍
    放大1000萬倍後的人體細胞圖,場景真是震撼: 骨髓腔中的造血幹細胞顯微圖像這是一個火星生物嗎答案是否定的,這是一個以細菌為宿主的噬菌體。本圖非常形象地顯示了一個噬菌體的顯微結構,噬菌體屬於病毒的一種,可寄生於細菌,頂端巨大的「頭」實際上上噬菌體的核酸「存儲區」,外部有頭殼保護,下面六個如同巨型觸角的部位是尾釘、基板還有尾絲。
  • PCR擴增分離目的DNA片段
    PCR 技術具有操作簡便、省時、靈敏度高特異性強和對原始材料質量要求低等優點,但由於所用的TaqDNA 聚合酶缺乏5'—3'核酶外切酶活性,不能糾正反應中發生的錯誤核苷酸摻入,估計每9000個核苷酸會導致一個摻入錯誤,不過Innis M·A 發現,錯誤摻入的鹼基有終止鏈延伸的作用傾向,使得錯誤不會擴大。
  • 這會極大降低汙染基因組DNA有效擴增的可能性
    問題(步驟8):擴增產物大於或小於預期片段。解決方案:可能有基因組DNA汙染。在添加或無反轉錄酶情況下進行兩步法RT-PCR。若有必要,用DNase I處理RNA樣本。必要情況下重新設計引物,這樣它們可與DNA序列的不同外顯子復性,這會極大降低汙染基因組DNA有效擴增的可能性。
  • 科學家把原子放大1000萬倍,發現了宇宙的秘密
    根據最後觀察發現了比原子還有小1000萬倍的夸克。在經過長時間的探索得知,我們人類可能是被宇宙禁錮了。
  • 血液基因組DNA提取試劑盒的應用
    三、應用 用於非小細胞肺癌患者血液循環DNA含量及完整性的研究: 腫瘤患者血液中的游離DNA(cell free DNA,cfDNA)包括循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA),主要來源於細胞的凋亡和壞死。
  • 細菌DNA提取方法的優化
    大腸桿菌:(lb培養基)細菌培養用蛋白腖10g,酵母膏5g,nacl 10g,加蒸餾水至1000ml,調至ph 7.0,121℃滅菌20min。固體培養基加1.5%瓊脂。 大腸桿菌培養基放置於37℃的搖床上培養12h,水稻白葉枯病菌培養基放置於28℃的搖床上培養48h,由液體培養基的渾濁度來判斷細菌的生長情況。
  • 威力是廣島原子彈1000萬倍,通古斯大爆炸,難道是核彈頭穿越
    但是,1908年發生在西伯利亞通古斯的一次大爆炸,卻產生了大於原子彈1000萬倍的爆炸當量,摧毀了大約整個日本東京那麼大的範圍,70公裡外的窗戶玻璃被震裂,英國倫敦遭受斷電,連大洋彼岸的美國天文臺都觀測到了異動。而在當時,別說原子彈,就是人工核反應也是在10年後的1918年才開始第一次試驗。
  • 重大突破|日本科學家建立新式PCR擴增方法,能在常溫37°C快速擴增DNA
    這項技術可在試管內的經數小時反應就將特定的DNA片段擴增數百萬倍,這種迅速獲取大量單一核酸片段的技術在分子生物學研究中具有舉足輕重的意義,極大地推動了生命科學的研究進展。PCR由變性--退火--延伸三個基本反應步驟構成:模板DNA的變性:模板DNA經加熱至94℃左右一定時間後,使模板DNA雙鏈或經PCR擴增形成的雙鏈DNA解離,使之成為單鏈,以便它與引物結合,為下輪反應做準備;模板DNA與引物的退火(復性):模板DNA經加熱變性成單鏈後,溫度降至55℃左右,引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結合
  • 染色體外DNA促進了多種侵襲性腫瘤的生長,有望成為癌症治療的新靶點
    這樣的特性,使得ecDNA是驅動腫瘤異質性的重要機制,這將對腫瘤的治療帶來極大的挑戰。 這是第一次有研究表明這些ecDNA基因的增殖,一種被稱為ecDNA癌基因擴增的現象在廣泛的癌症腫瘤類型中都存在
  • 首次證實:染色體外DNA促進了多種侵襲性腫瘤的生長,有望成為癌症...
    這樣的特性,使得ecDNA是驅動腫瘤異質性的重要機制,這將對腫瘤的治療帶來極大的挑戰。這是第一次有研究表明這些ecDNA基因的增殖,一種被稱為ecDNA癌基因擴增的現象在廣泛的癌症腫瘤類型中都存在。ecDNA作為癌症的一個特徵在50多年前就首次被描述,但直到最近才有證據顯示其在腫瘤類型中流行。這些DNA循環改變了致癌基因的表達方式,從而促進了癌症生長,並在腫瘤進化和抵抗治療的能力中發揮關鍵作用。
  • PCR及其它核酸擴增技術
    在經過N個循環後,目標DNA就完成了指數級擴增。目前應用的聚合酶鏈式反應需要幾個基本組成:DNA模板(template),含有需要擴增的DNA片段。2個引物(primer),決定了需要擴增的起始和終止位置。
  • 物理學教授「跳槽」創客空間,她想打造一個激發學生創造力的環境
    Maria Kilfoil博士最近剛剛加入紐芬蘭紀念大學格倫費爾校區,擔任其創客空間的負責人。這所創客空間通過為每個人提供進入機械商店(Machine Shop)的機會,來刺激創新。機械商店是一個工作坊,展示了製作產品原型所需的一切。
  • 十國頂級創客首聚博鰲 艾誠主持亞洲圓桌達共識
    這是繼亞洲青年領袖論壇、亞洲媒體領袖論壇之後博鰲論壇首次將「亞洲創客」提上圓桌討論議題。會議議程將分為三個辯題和一個共識總結。參加圓桌的創客有電商企業創始人、有專注於改善物流行業的創業者、有做硬體研發也有軟體開發的CEO,也正是這些來自各行各業的頂級創客構成了多元的亞洲創客生態。
  • 創客是什麼
    創客是什麼——開展創客活動序作者:李建海2017年度的諾貝爾化學獎頒給了冷凍電鏡領域的三位物理學家,賈克·杜伯謝(Jacques Dubochet)、阿希姆·弗蘭克(Joachim Frank)和理察·亨德森(Richard Henderson)。
  • 創客挑戰海爾U+ 誰是未來智能主宰者?
    3月18日,2014中國家電博覽會在上海拉開帷幕,在以「智享科技、活出新鮮 」為主題的海爾展區,被網絡熱議的四大神秘創客團隊正式亮相據了解,這四個創客團隊是通過前期「海爾創客粉絲同城會」活動招募,從超過13000支報名的團隊與個人中脫穎而出。短短2周時間裡,四組創客團隊作品通過網絡投票,在實用性與智慧功能上得到了數萬網友的認可。據了解,除了睿創空間Team的項目外,另外現場展示的三個項目分別為:ZRY Team的「用手機或平板控制家裡所有家電」、夢未來Team的「所有家居產品定時聯動」以及青悅Team的「環境監測系統」。
  • 1/4創客課堂 | 樂高簡易槍
    想當年我還是一名萌新老師的時候,就被樂高槍迷得神魂顛倒!如果要讓孩子們去設計一把樂高槍,先了解槍的結構原理是重點,做一把能發射的玩具槍,最重要的三個結構就是彈道、扳機卡扣和撞針,孩子們要能學會這三個結構的工作原理,自己創造出一把槍來也不難。創客課堂小合集--樂高槍課程要求:通過這堂創客課程,孩子們可以探究槍械的工作原理,學習關於槍在生活中的小知識。
  • 全球創客馬拉松西安站:看創客如何優化生活
    來自西安、上海、南京等地高校、央企和社團的13支團隊44名創客,秉承「Make life better 」的創客文化主題,歷時72小時,將自己的想法變成現實呈現在大眾眼前。JARVISOS 自動語音編程
  • 創客教育對生物課堂教學的促進作用
    創客活動具有趣味性,將這種趣味性融入到學科教育中,能夠增強知識對學生的吸引力。(一)創客教育可以提高學生的創新能力、動手能力在創客教育中,學生積極動腦、動手,將自己的奇思妙想一步步地轉變為實物,學生在動手創造的過程中,也了解了當今的尖端科技,如此一來更加激發了學生的求知慾,這就促進了學習興趣的產生。