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莫愁读了20年的书，想起来还是幼儿园比较好混。昨天学习了一下爱因斯坦， 等效原理，万有引力，还有新一代的转基因，感觉一个字“”难“”！两个字，“完美”！”有些理论太好了，砸了物理学家的饭碗，比如爱因斯坦；有些药物太好了，断了自己的财路，比如Gilead，丙肝神药消灭了丙肝....没有病人了 李莫愁说 等效原理就像李莫愁的内裤，看不见但是很重要。万有引力就是给自由运动穿件棉衣，不方便，但是有安全感，我们既能绕着太阳转，又不会掉入太阳里面去100年后猛回头，物理学家们给爱因斯坦免费打了100年的工。每个科学家都想成为哥伦布，可以发现自己的科学大陆，但是，当有人给了您一张整个地球的高清地图的时候，发现新大陆的荣誉就再也没有了。所以大家内心是复杂的，包括莫愁在内都希望爱因斯坦是错的，他提供给古墓派的高清”谷歌地球“是错的，因为这样大家才有饭吃，才有事情可以去做才可以有梦想。否则，我们只能像蝼蚁一样的去发明LIGO去证明一个100年前的老妖怪在100年前说的东西居然又是对的。随着时间的流逝，我们突然发现，虽然技术还在不停的进步，但是大家慢慢发现：古墓派预言的绝望科学天花板早已经到来：人类无法达到1%光速的宇航飞行，科学上无法备份的大脑，科学上无法定义的意识，科学上无法实现的永生........七月四日，美国独立日，也是整个物理学界的末日，被一个三体数据证明已经到来：爱因斯坦无法被超越，理论无法被否定 。今天主要讲两个年轻人的故事。旧金山的还在PhD读书的小孩子和100多年前还是小伙子的爱因斯坦下的两个神蛋。莫愁个人认为，这个学生在这个研究上实际投入的时间和金钱不大，发现爱因斯坦在3体系统中也是用的，工作量也不大。 太多人想要证明爱因斯坦是错的，因为如果爱因斯坦哪怕只要有一点而错误，大家还有很多东西可以去做，可惜，物理学家再次很失望，这个三体人居然又是对的。为了搞死爱的理论，让爱因斯坦的理论在最最极端的情况下检验，比如，很远很远，密度很高很高，质量很大很大，这一次，科学家又花了7年找到了所有的怪物，”几千光年的大尺度，三体，中子星，白矮星“，想和莫愁交流科学的加微信号：13750766911注明science。 ○ 如果惯性质量≠引力质量，那么脉冲星的轨道将会发生轻微的摇摆，也就是说脉冲星的运行路径与内部白矮星的运行路径之间会出现差异。这种摇摆会导致脉冲星辐射的到达时间与预期稍微不同,简单的不可思议，美丽的不可思议 在2011年的时候，美国NSF的绿岸望远镜（GBT）的科学家发现这个拥有极端条件的三星系统，是检验爱因斯坦理论的绝佳天然实验室。独立日，2008年7月4日，《自然》发表：爱因斯坦再次被证明是正确的，这意味着要超越他的理论又更加困难了。爱因斯坦的广义相对论是迄今为止描述引力最成功的理论，自提出之后的100多年来，科学家不断地尝试在各种不同的条件下对它进行检验。就像所有成功的理论一样，广义相对论做出了许多可检验的预言。其中一个最重要的便是“等效原理”，它是指所有的物体，无论它们大小如何或是由什么构成，都会以相同的方式下落。和水星的运动一样，和引力透镜一样，我们一次又一次的证明爱因斯坦又对了。这是一个让人难过的好消息。也在这几天，莫愁看到了基因治疗的一个大新闻。 莫愁在10多年觉得遗传学像个拖拉机，基因治疗像个缺了个胳膊的残疾人，细胞治疗像个瞎子，但是希望感”让古墓派坚持了下去（“Hang in there”），2017年，Kymriah与Yescarta的获批上市宣告了CAR-T疗法时代的到来，也让莫愁看到了基因编辑与细胞疗法的无限潜力。随后的“野心”则是“推动着古墓派不断向上走”（“I can get more”）。前两天一篇发表在《自然》期刊上的研究，则有望进一步speedup细胞疗法的进程。我们吃瓜群众的野心也被撩起。这是对成就或荣誉的渴望。 病毒载体的应用和瓶颈 CAR-T不用多说了，这几年发明的治疗肿瘤的神器。目前上市的两款CAR-T疗法，其使用的基因编辑技术均依赖于病毒载体。目前获批的CAR-T疗法，使用的都是基于病毒载体的编辑技术这是对病毒的一次成功改造——病毒的遗传物质能穿透细胞膜，进入到细胞内，引起感染。40多年前我们利用了亿万年进化发明的病毒，我们移除了病毒中的坏部分，将它们改造成了递送遗传物质的交通工具。“病毒载体”在基因疗法和细胞疗法中大放异彩。But:一般在英语语法中BUT后面的才是重要的。所以莫愁这里用了一个But:1.病毒载体本身却有着成本高、周期长的瓶颈.2.病毒载体也无法将基因精准地插入.“人们花了30年的时间，想要把基因转入到T细胞中。”该研究的第一作者，正在攻读MD/PhD学位的Theo Roth说道。湾区的一次会议中，莫愁调侃了他：你只用了几年时间就干了一件其他几百万人30年来连干的勇气都没有的额事情。 ▲本研究的第一作者Theo Roth，什么叫第一作者？就是干苦力那个。 最好的和最坏的创造了历史，平庸之辈创造了爱情并繁衍了种族。最好的博士在《自然》上公布的方法看起来简单得不可思议：谁也没有想到，几十年前就在微生物研究中大放异彩的电穿孔技术（electroporation），竟能在细胞疗法的开发上焕发光彩。这个技术包括莫愁在内的所有做过分子生物学的研究人员应该都做过，如中华饮食中的红烧肉和番茄炒蛋一样通用的厨艺。 脑子仅仅提供逻辑，要用手来思考，这是莫愁每次都要在实验室里向大家强调的内容。很多逻辑推理出来的东西，要么是错误的，要么实在太多了，生物学的发展靠数据，然后才是理论。物理学有点不一样 男人的大脑喜欢女人的内心，可是目光中只有女人的外表。许多内涵伟大的成果，往往有着常人难以想象的简单外在工作，这项研究的核心是强大的内心和懒惰的工作。为什么李莫愁不去搞这个呢？内心虚弱，随大流，不独立思考。因为大家都知道：在电穿孔技术中，我们会给细胞施加一个电场，瞬间增加细胞膜的通透性，让双链DNA进入细胞。但在T细胞内，一旦引入较长的双链DNA片段，竟会导致这些细胞的死亡。在经过大量的尝试后，科学江湖都放弃了这个挑战。古墓派为自己的辩护是较长的双链DNA会对T细胞产生毒性。但Theo则不信这个邪。从之前的一些研究结果中，他敏锐地观察到，如果在电穿孔技术中同时应用CRISPR-Cas9系统与双链DNA模板，就有望能减少双链DNA相关的细胞毒性。这给他的研究带来了突破口，也带来了更多的问题，每个问题都会涉及到很多变量：CRISPR和DNA的最佳比例是多少？DNA的质量需要多高？这些T细胞需要特殊培养吗？电穿孔所使用的电流强度是多少？只有各个条件都得到了优化，我们才能有效地使用这种简便的方法，去改造T细胞。我们的博士迅速估计出：工作量不大，才一年的活！ ▲和大家认为的想法，莫愁认为这个工作量其实不大，几个月轻松的工作，带来了这套完善的改造流程（图片来源：《自然》） 为了实现这个目标莫愁猜测，每个浓度，每个温度，每个电流等等变量，每个总得搞他10个变量（正好有96孔板），每个实验总得重复2次吧，这个博士估计最大偶的预算是0.5个NIH的RO1，时间不可能超过1年，因为根据莫愁做研究的经验，这种挑战传统的纯粹靠High throughput screen的方法，如果在6个月内看不到希望的化，基本上只要撒比才会往前做，因为这不是努力，这不是刻苦，这不是坚持不懈，这是愚蠢。这就是莫愁坚信的意义大的发现往往工作量个没有你想象的那么打，比如PCR的发明, RNAi的发现，基因编辑的发现，发明和改造。要挑战教科书，就需要数据，除了挨个尝试之外，Theo没有其他选择。 虽然PI Alexander Marson教授认为：Theo的坚守对成功至关重要。尽管主流学界都相信T细胞只能耐受小片段的DNA，都相信病毒载体不可或缺，但Theo不惧权威，“展现出了海格力斯般的努力，测试了数千种不同的条件”。莫愁再次强调自己的观点，坚守和工作量是两回事，坚守是心灵,工作量是Labor.做科研非常辛苦，莫愁在Theo的楼里面呆过几个月，每个实验室的每个博士在任何时候都非常辛苦.Theo的强大在于自信和对工作量的估算能力，智慧带来自信，自信带来坚持，估算能力代表聪明。 ▲利用这套系统，科学江湖可以“随心所欲”地将绿色荧光蛋白表达于细胞的不同部位（图片来源：《自然》） 果然，经过近一年的反复尝试，Theo终于总结出了一套行之有效的方法，并成功证明这套不使用病毒载体的系统，能成功对基因组进行高效编辑。在概念验证性的实验中，这支团队成功让绿色荧光蛋白按照需求，在细胞核、细胞膜、细胞骨架、以及细胞器中特异表达。更令人印象深刻的是，这套系统能将原来需要花费数月甚至数年的工作，缩短到仅仅几周！ 临床应用小试牛刀 为了进一步验证这套系统的潜力，研究人员们又做了两个实验。在第一个实验中，他们从罹患罕见自身免疫疾病的患者中取得了T细胞。基因组测序结果表明，这些T细胞的IL2RA基因带有突变，病人免疫系统先天有问题。利用他们开发的新型技术，这群科学家们快速地修复了T细胞中的IL2RA基因缺陷，重塑关键的细胞通路。 ▲经过这套系统改造的T细胞能特异性聚集在肿瘤附近，且与病毒载体改造的细胞有类似的效率（图片来源：《自然》） 在第二项研究中，科学家们则把目光投向了癌症的治疗。他们从健康人体内获取了T细胞，并更换了它们的T细胞受体，使这些细胞能特异性地攻击某种人类的黑色素瘤细胞。在培养皿中，这些T细胞能有效地靶向黑色素瘤细胞，而不会识别其他类型的细胞，表明了其特异性。而在小鼠的肿瘤模型里，这些具有全新受体的T细胞也同样能聚集在肿瘤位点，展现出抗癌的活性。 “这是一种快速、灵活的方法，能对T细胞进行改造、增强、以及重编程，使我们能赋予这些细胞各种特异性，用来摧毁肿瘤，识别感染，或是减少它们的免疫反应，治疗自身免疫疾病，” Marson教授补充道：“现在，我们参与到了所有的前沿领域中。” 这项成本更低，且能在短短数周内完成自定义T细胞改造的方法，得到了许多业内专家的看好。如果它能在细胞疗法的开发上得到更多应用，无疑将有潜力改变当下的研发格局。在特朗普的指示下，美国FDA出台了一系列针对基因疗法和细胞疗法的政策，鼓励这些先进疗法的快速进入临床。谈完了这个年轻人的故事，让我们再来看看青年爱因斯坦的等效原理。 两种侠客，两种质量 为了更好的理解这是怎么一回事，让我们先从最基础的开始。 莫愁在桃花岛捧着一个放红烧肉的盘子，不管这个盘子里放什么菜或者大便，它都会具有一定质量。我们对这一质量进行思考的方式可以有两种。牛顿教导我们的是，如果我们对一个物体施加作用力，那么它就会具有一个加速度，加速度的大小与施加的力成正比，与物体本身的质量成反比。比如你向黄药师的马车施加一个推动力，或许无法让它很快加速，但若将同样大小的力施加到一个李莫愁的放红烧肉的碗上，或许就能把它推送到很远的地方。当我们考虑一个物体的加速度是由施加在它身上的力所引起的时候，我们考虑的是物体的“惯性质量”。细胞和细菌一样，都有质量，都有一个脂和蛋白组成的细胞膜，理论上对细菌有效的点击转基因应该对细胞也是有用的，他们的区别是细胞膜里面的东西，细菌的太简单了，一人吃饱，全家不饿。那么李莫愁手里的盘子和宇宙级别的中子星，白矮星一样吗？ 地球冷下来以后马上就产生的单细胞生命，花了整整20亿年才变为多细胞生命，然后进化速度不断加快，最后出现了我们可以白吃白喝的喜欢游乐，喜欢科学的人类。一个细菌会和一个人类细胞一样可以电击转基因吗？一个盘子，一个羽毛，和一个中子星会一样吗？一个杭州一样大的中子星，质量和整个地球都一样。做过药物的都知道，实验室的生产和工厂化的生产是两回事，做家里的菜和食堂里的大锅菜是完全不同的方法。 任意一个美女都会和帅哥相互吸引，任意两个具有质量的物体会通过引力相互吸引。因此，莫愁手中握住的菜盘会受地球吸引，而将它向下吸引的力的大小取决于盘子本身的质量。在这种情况下，我们考虑的是它的“引力质量”。很多情况下，莫愁的方红烧肉的盘子在这个力量下被打碎了 如果释放手中的物体，重力将吸引物体向地面作“自由落体”的加速运动。把物体拉下来的力的大小取决于引力质量，但加速度的大小取决于惯性质量。现在的问题是，这两种质量有什么区别吗？为了找到答案，我们可以写一个连接这两种质量的运动方程：让方程的一侧是惯性质量，另一侧为引力质量。 莫愁可以用一个实验来检验这一方程所预测的东西：如果惯性质量等同于引力质量，那么所有物体无论其质量为何，都应以相同的加速度落向地球。也就是爱因斯坦的“等效原理”。 ○ 花盆和鲸鱼在相同的引力场中有相同的加速度，因此它们将同时着陆。| 图片来源 早在16世纪的时候，伽利略就发现，在同一高度上同时释放两个质量不同的物体，它们将同时落地。然而在地球上，还有一个力会作用在坠落物体上，那就是空气阻力。如果你释放的是一把锤子和一片羽毛，那么羽毛会落后于锤子，轻轻地飘到地面，它的运动并非严格的自由落体。但如果在没有大气阻力的月球上进行这个实验，等效原理就很明显（如同宇航员大卫·斯科特所做的那样）。 虽然，等效原理已经多次在地球和月球上被验证，但我们并不清楚该理论是否适用于所有的情况，例如当研究的对象是那些极度致密的天体。如果在某些情况下，我们能够发现不同于广义相对论的预言的差异，哪怕这种差异是微末的，都意味着我们需要修正现在的引力理论。 特别是，科学家一直想知道，自由落体的普遍性是否适用于具有很强的“自引力”的物体，也就是说它们自身能产生较强的引力场。事实上，一些修正过的引力理论认为，自引力强的物体在自由落体过程中可能会违背等效原理，而不同于广义相对论所认为的应该具有普遍性。 星星之舞 为了验证科学家的猜测，他们在宇宙中寻找那些奇异的天体，最终锁定了文章开头提到的由两颗白矮星和一颗中子星组成的三星系统。更精确地说，这颗中子星是一颗“毫秒”射电脉冲星，它每秒会旋转366次，并像灯塔一样有规律的发射出脉冲。然而这只是观测者效应，从脉冲星的两极释放的是连续不断的辐射，但是天文仪器只有在它们指向地球的时候才能探测到这些光束。而且由于脉冲星的旋转，它们会以恒定的间隔将极点指向地球。 我们可以将脉冲星和白矮星组成的情侣系统的运动视为它们朝着另一颗白矮星进行自由落体，这就好比是发生在地球周围的卫星一样，它们所作的是没有抵达地面的自由落体。当然，脉冲星和白矮星本身就是质量很大的天体，具有很强的自引力。根据广义相对论的预测，尽管这对白矮星-脉冲星情侣在质量和自引力方面存在差异，但它们是朝着外面的那颗白矮星作自由落体，因此它们的加速度应该完全相同。 ○ 如果惯性质量≠引力质量，那么脉冲星的轨道将会发生轻微的摇摆，也就是说脉冲星的运行路径与内部白矮星的运行路径之间会出现差异。这种摇摆会导致脉冲星辐射的到达时间与预期稍微不同。 研究人员通过监测这颗脉冲星发射的射电波来跟踪它的运动。结合持续六年监测的观测结果，天体物理学家仔细地模拟了这对情侣的轨道。他们测量了一个名为Delta的参数，它描述的是白矮星和质量更大的脉冲星的加速度之间的分数差异。如果广义相对论是对的，那么Delta应该等于零。观测结果表明，在测量允许的不确定性范围内，这两个加速度之间差异确实在统计上与零一致。Delta小于0.0000026的可信度为95%。 新的结果比之前进行过的任何测量都要好得多。它为证明广义相对论仍是描述引力的最佳模型提供了宝贵的、新的实验性证据。因此，现在我们或许不太需要任何新的或修改过的理论。而这一结果，刚好出现在天文学家首次在星系尺度上验证广义相对论的不久之后 ○ 自广义相对论提出之后，就一直有少数物理学家试图提出替代的理论。此次结果直接排除了一些版本的弦理论，以及一些版本的Brans-Dicke理论。在红烧肉没有出现以前，红烧肉理论上有很多种做法，现在，我们少了几种。 那么，广义相对论会有失效的时候吗？某种程度上，李莫愁希望会是那样的，因为那将预示着新物理学的诞生。但令人震惊又欣慰的是，谱写于一个世纪之前的广义相对论，成功地经受住了所有最严苛的检验，它无疑是人类最令人难以置信的智慧瑰宝之一。 这两个研究看起来非常不同，实际上逻辑是一样的，每个方法每个理论都有他的局限性，但是有时候又会有他的通用性：羽毛和太阳区别很大，细菌和人类区别也很大，但是我们也可找到他们的共同的特点。差异性不是绝对的，通用性也不是绝对的。牛顿搞一个载体有两个“时间”：载体本身的design and produce，如retro, AAV...根本无法预计，另外一个时间是把gene导入载体并做到随时可以往细胞里面转，Lenti需要大概两个星期，但是搞一次就可以放入冰箱，可以用几千几万个人，像雪糕一样随时取用.本文的团队非常聪明会设计实验1）概念验证用了比较容易实现的。2）有事没事往热点CAR-T上靠。3）这个方法就是非常简单暴力，往临床上使用简单暴力很重要。4）爆炸点在于突破性的提高了同源重组效率，在基因改造，遗传病治疗，universal Cart上还是有一定价值的 5）爱因斯坦理论的验证充分利用了宇宙中本来就存在的天体系统。6）充分利用了脉冲星的特性
狗的驯化表明：狼变成狗只需要两代。Gene Editing也表明，从概念提出到极大优化，只需要3年，莫愁预言，3年以后，基于电转的研究会铺天盖地 参考资料： [Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting
。加莫愁的私人微信号： 13750766911注明：sciencechat
和老婆一样，太阳一个就够了  总之，为了让自己更健康，莫愁建议大家别总宅在家里，出去适度接受一下阳光的洗礼，闯荡江湖快意恩仇，岂不快哉。当然不要超量，记得注意防晒。 THE END |
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