《穿越之後我帶領國家登臨宇宙之巔》第115章 實驗室初步驗證(1)

作者:穿越者大軍的一員·29天前

2027年12月20日,國防科大,生物技術專業實驗室。

林小鏡站在實驗臺前,面前放著一個小離心管。離心管裡裝著淡藍色的液體——那是她花了三週時間製備的“基因藥劑”。介孔二氧化矽奈米粒,孔徑10奈米,表面修飾了pH敏感的分子,裡面包裹著一種酶——不是她最終想要的鎢沉積酶,那個還沒做出來。她用的是“模型酶”——辣根過氧化物酶,一種常用的報告酶,容易檢測活性。她先用這個酶驗證“遞送系統”能不能工作——能不能在特定條件下釋放酶,能不能保持酶的活性。如果這個系統能工作,她就可以把辣根過氧化物酶換成鎢沉積酶。如果連這個系統都不能工作,那她的整個理論框架就要推倒重來。

她深吸了一口氣,開啟離心管,用移液槍吸取了10微升的奈米粒懸液,滴在了一片鎢片上。鎢片是提前處理過的——表面修飾了氨基,可以和奈米粒表面的羧基反應,形成醯胺鍵。她把鎢片放在加熱臺上,50度,加熱30分鐘,讓反應充分進行。然後用緩衝液沖洗,洗掉沒有固定的奈米粒。她把鎢片放在熒光顯微鏡下觀察——奈米粒是綠色的,因為包裹了熒游標記的酶。視野裡,密密麻麻的綠色亮點,均勻分佈,沒有團聚,沒有脫落。固定成功了。

接下來是“釋放”實驗。她把鎢片放進一個小的反應池中,加入緩衝液,調節pH到5.5——模擬燒蝕時的酸性環境。然後加熱到80度——模擬燒蝕時的高溫。她每隔10分鐘取一次樣,測酶的活性。第一次取樣,活性很低——酶還沒釋放出來。第二次,活性升高了。第三次,更高了。第四次,達到峰值。第五次,開始下降。她畫了一條曲線——釋放速率隨時間先增加後減少,峰值在30分鐘左右。這個曲線,和她的理論模型吻合得很好。

接下來是“催化”實驗。她需要驗證釋放出來的酶,能不能催化“沉積”反應。辣根過氧化物酶不能催化鎢沉積,但它能催化一種顯色反應——在過氧化氫存在下,氧化一種無色底物,生成有色產物。她往反應池中加入過氧化氫和底物。幾分鐘後,溶液變成了藍色。顏色越深,說明酶活性越高。她用分光光度計測了吸光度——數值很高,說明酶活性保持得很好。在80度、pH5.5的條件下,辣根過氧化物酶的活性保持在80%以上。這個結果,比她預想的好。她以為80度下,酶會失活一半以上。但介孔二氧化矽保護了酶,維持了它的活性。這種“保護”,是真正的保護。不是“表演”的。

2027年12月25日,聖誕節。林小鏡在實驗室重複了三次實驗,每次結果都很接近。固定效率穩定在90%以上,釋放峰值穩定在30分鐘左右,酶活性穩定在80%以上。她的“基因藥劑遞送系統”,被初步驗證了。不是“表演”的驗證,是真正的驗證。她真的做了實驗,真的得到了資料,真的證明了系統的可行性。這種“真的”,是實實在在的。

她把結果告訴趙雅芝。趙雅芝看了資料,沉默了很久。然後她說:“你的系統,可以工作了。下一步,做鎢沉積酶的定向進化。這個更難。你準備好了嗎?”

“準備好了。”

“好。我幫你聯絡張教授。你寒假去北京,在他的實驗室做定向進化。”

“好。”

2028年1月5日,寒假第一天。林小鏡坐高鐵去了北京。中科院生物物理所,張教授的實驗室。她不是第一次來了,但這次不一樣。這次不是“學”,是“做”。她要做一個真正的、從零開始的、可能改變電極壽命的“酶”。不是“表演”的做,是真正的做。

張教授給了她一個耐熱的支架蛋白——來自嗜熱菌,可以在100度的高溫下保持穩定。她需要在這個支架蛋白上“進化”出結合鎢離子的能力,然後“進化”出催化鎢沉積的能力。這個過程,叫“定向進化”。先隨機突變,然後篩選,然後重複。一輪,兩輪,十輪,二十輪。直到找到“最好”的那個突變體。這個過程,很慢,很枯燥,成功率很低。但林小鏡不怕。不是“表演”的不怕,是真正的不怕。因為她知道,科研就是這樣——大部分時間在失敗,偶爾成功一次。成功一次,就夠了。

2028年1月10日,林小鏡做了第一輪定向進化。她設計了一對引物,在支架蛋白的基因中引入隨機突變。她做了PCR,克隆,轉化,塗了十個平板。每個平板上長了大約一百個菌落。她挑了一千個菌落,一個一個地篩選。她需要找那些能“結合鎢離子”的突變體。篩選方法——把菌落裂解,提取蛋白,加到固定了鎢離子的板上,洗掉不結合的,然後用抗體檢測結合的蛋白。結合越強,訊號越強。她篩了一千個,找到了十個訊號強的。她把這十個突變體的基因測了序,分析了突變位點。然後,她把這十個突變體作為下一輪的“親本”,再突變,再篩選。一輪,兩輪,三輪。

2028年1月20日,她做了第五輪定向進化。篩了一千個,找到了三個訊號最強的。她把這三個突變體的基因測了序,發現它們都有一個共同的突變——一個賴氨酸變成了半胱氨酸。半胱氨酸的巰基,可以和鎢離子形成配位鍵。這個突變,可能是“結合能力”的關鍵。她把這個突變體命名為“WBP-1”——鎢結合蛋白1號。

她測了WBP-1的結合親和力——解離常數10微摩爾。不算高,但比野生型強了一百倍。她滿意了。下一步,進化“催化活性”。把WBP-1作為親本,再突變,再篩選。篩選方法——把蛋白加到含有鎢離子和還原劑的溶液中,看能不能生成鎢沉澱。沉澱越多,催化活性越強。她篩了一千個,找到了五個有沉澱的。她把這五個突變體的基因測了序,發現它們都有一個共同的突變——一個天冬氨酸變成了穀氨酸。穀氨酸的羧基,可以穩定過渡態,降低活化能。這個突變,可能是“催化活性”的關鍵。她把這個突變體命名為“WDP-1”——鎢沉積蛋白1號。

她測了WDP-1的催化活性——反應速率每分鐘1微摩爾。不算高,但比野生型強了五十倍。她滿意了。五輪定向進化,一個月,篩選了五千個突變體,測試了五千次反應。她做到了。不是“表演”的做到,是真正的做到。

2028年1月25日,林小鏡把WDP-1的基因克隆進了表達載體,轉化了大腸桿菌,誘導表達,純化了蛋白。她得到了10毫克WDP-1——足夠做後續的實驗了。她把WDP-1包裹進介孔二氧化矽奈米粒,固定在鎢片上,測了鎢沉積速率。在80度、pH5.5的條件下,沉積速率每分鐘1奈米。這個速率,很慢——要沉積1微米的保護層,需要1000分鐘,將近17個小時。但這是“概念驗證”。只要“能沉積”,就證明了可行性。速率可以最佳化——更強的啟動子,更多的酶,更密的奈米粒。她可以做到。

她給趙雅芝發了一條訊息:“趙老師,WDP-1做出來了。沉積速率每分鐘1奈米。概念驗證成功。”趙雅芝回覆:“好。回來寫論文。”

晚上,林小鏡坐在賓館的床上,開啟日記本,寫下今天的日記。

今天,實驗室初步驗證成功了。基因藥劑遞送系統——固定效率90%,釋放峰值30分鐘,酶活性80%,沉積速率每分鐘1奈米。概念驗證成功。不是表演的成功,是真正的成功。我做了五輪定向進化,篩選了五千個突變體,測試了五千次反應。終於找到了WDP-1。這個過程,很慢,很枯燥,成功率很低。但我不怕。因為科研就是這樣——大部分時間在失敗,偶爾成功一次。成功一次,就夠了。

程遠發來訊息——示波器賣出了十二萬臺。遠鏡科技,越來越好。我笑了。因為程遠在做,我也在做。他做示波器,我做推進器。

蘇婉清打電話——“小鏡,快過年了,回來嗎?”“回。後天回。”“好。媽媽給你包餃子。”她的“包餃子”,是真正的愛。我欠她的。欠她一頓餃子,欠她一個擁抱,欠她一句“我想你”。

月光很好。白線很細。我還在。問題還在。追問還在。但我做了初步驗證。不是表演的驗證,是真正的驗證。驗證,就是真實。

她合上日記本,鎖好,放回書包。她躺到床上,閉上了眼睛。窗外,月光透過窗簾的縫隙,在天花板上畫出一條細細的白線。她看著那條白線,想起了三歲時第一次看到它的夜晚。十五年了。白線還在,她還在。問題還在,追問還在。但她在向前走。不是“表演”的向前,是真正的向前。

她翻了個身,沉入了睡眠。

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