莫愁讀了20年的書，想起來還是幼兒園比較好混。昨天學習了一下愛因斯坦， 等效原理，萬有引力，還有新一代的轉基因，感覺一個字“”難“”！兩個字，“完美”！”有些理論太好了，砸了物理學家的飯碗，比如愛因斯坦；有些藥物太好了，斷了自己的財路，比如Gilead，丙肝神藥消滅了丙肝....沒有病人了
李莫愁說
等效原理就像李莫愁的內褲，看不見但是很重要。萬有引力就是給自由運動穿件棉衣，不方便，但是有安全感，我們既能繞著太陽轉，又不會掉入太陽里面去100年后猛回頭，物理學家們給愛因斯坦免費打了100年的工。每個科學家都想成為哥倫布，可以發現自己的科學大陸，但是，當有人給了您一張整個地球的高清地圖的時候，發現新大陸的榮譽就再也沒有了。所以大家內心是復雜的，包括莫愁在內都希望愛因斯坦是錯的，他提供給古墓派的高清”谷歌地球“是錯的，因為這樣大家才有飯吃，才有事情可以去做才可以有夢想。否則，我們只能像螻蟻一樣的去發明LIGO去證明一個100年前的老妖怪在100年前說的東西居然又是對的。隨著時間的流逝，我們突然發現，雖然技術還在不停的進步，但是大家慢慢發現：古墓派預言的絕望科學天花板早已經到來：人類無法達到1%光速的宇航飛行，科學上無法備份的大腦，科學上無法定義的意識，科學上無法實現的永生........七月四日，美國獨立日，也是整個物理學界的末日，被一個三體數據證明已經到來：愛因斯坦無法被超越，理論無法被否定 。今天主要講兩個年輕人的故事。舊金山的還在PhD讀書的小孩子和100多年前還是小伙子的愛因斯坦下的兩個神蛋。莫愁個人認為，這個學生在這個研究上實際投入的時間和金錢不大，發現愛因斯坦在3體系統中也是用的，工作量也不大。
人類歷史上最聰明的愛因斯坦又在世界杯期間“克羅地亞”了一把。太陽是萬有引力老大，行星圍著它轉。沒有陽光沒有生命。太陽如武俠高手替人療傷，雙掌抵在地球后背上“緩緩灌入真氣”。我們太陽系是一對多的事情，地球有7個兄弟。在離太陽系4000多光年的金牛座有一個三星系統，莫愁可以把它叫做“愛的3體，正規編號是PSR J0337 1715。在這個三體系統中，有一對奇異的“情侶”：一顆是質量大約為一個半太陽、尺寸如杭州的中子星，另一顆是質量只有太陽的0.2倍、大小卻與地球相似的白矮星，它們每1.6天會繞著彼此運轉一周。而在距離它們較遠的地方，有另一顆白矮星每327天圍繞著這對情侶運行一周，莫愁想到了林徽因的愛情（具體八卦大家可以搜索）。“人們花了30年的時間，想要把基因轉入到T細胞中”。UCSF正在攻讀MD/PhD學位的Theo Roth說道:為了開發用于T細胞編輯的病毒載體，
即便有6-7名科學家辛勤工作，也要花上約數月，甚至是一年來進行開發。現在這位帥哥，使用了連莫愁都用過100次的古老的路人甲都知道的點擊技術顛覆了教科書。使用的方法方法看起來簡單得不可思議：幾十年前就在微生物研究中大放異彩的電穿孔技術（electroporation）這個舊金山的醫學院一直很厲害，經常改寫教科書，這個城市現在Liberal的愛心搞得到處是流浪漢的大便和吸毒needle，為了所謂的人權顛覆了婚姻的本質：男人女人為了人類延續下一代的一種組織方式。人類在舊金山的帶領下officially進入了白人為了個人自由和個人幸福NoZuoNoDie的白人種族滅絕模式。
太多人想要證明愛因斯坦是錯的，因為如果愛因斯坦哪怕只要有一點而錯誤，大家還有很多東西可以去做，可惜，物理學家再次很失望，這個三體人居然又是對的。為了搞死愛的理論，讓愛因斯坦的理論在最最極端的情況下檢驗，比如，很遠很遠，密度很高很高，質量很大很大，這一次，科學家又花了7年找到了所有的怪物，”幾千光年的大尺度，三體，中子星，白矮星“，想和莫愁交流科學的加微信號：13750766911注明science。
○ 如果慣性質量≠引力質量，那么脈沖星的軌道將會發生輕微的搖擺，也就是說脈沖星的運行路徑與內部白矮星的運行路徑之間會出現差異。這種搖擺會導致脈沖星輻射的到達時間與預期稍微不同,簡單的不可思議，美麗的不可思議
在2011年的時候，美國NSF的綠岸望遠鏡（GBT）的科學家發現這個擁有極端條件的三星系統，是檢驗愛因斯坦理論的絕佳天然實驗室。獨立日，2008年7月4日，《自然》發表：愛因斯坦再次被證明是正確的，這意味著要超越他的理論又更加困難了。愛因斯坦的廣義相對論是迄今為止描述引力最成功的理論，自提出之后的100多年來，科學家不斷地嘗試在各種不同的條件下對它進行檢驗。就像所有成功的理論一樣，廣義相對論做出了許多可檢驗的預言。其中一個最重要的便是“等效原理”，它是指所有的物體，無論它們大小如何或是由什么構成，都會以相同的方式下落。和水星的運動一樣，和引力透鏡一樣，我們一次又一次的證明愛因斯坦又對了。這是一個讓人難過的好消息。也在這幾天，莫愁看到了基因治療的一個大新聞。
莫愁在10多年覺得遺傳學像個拖拉機，基因治療像個缺了個胳膊的殘疾人，細胞治療像個瞎子，但是希望感”讓古墓派堅持了下去（“Hang in there”），2017年，Kymriah與Yescarta的獲批上市宣告了CAR-T療法時代的到來，也讓莫愁看到了基因編輯與細胞療法的無限潛力。隨后的“野心”則是“推動著古墓派不斷向上走”（“I can get more”）。前兩天一篇發表在《自然》期刊上的研究，則有望進一步speedup細胞療法的進程。我們吃瓜群眾的野心也被撩起。這是對成就或榮譽的渴望。
病毒載體的應用和瓶頸
CAR-T不用多說了，這幾年發明的治療腫瘤的神器。目前上市的兩款CAR-T療法，其使用的基因編輯技術均依賴于病毒載體。目前獲批的CAR-T療法，使用的都是基于病毒載體的編輯技術這是對病毒的一次成功改造——病毒的遺傳物質能穿透細胞膜，進入到細胞內，引起感染。40多年前我們利用了億萬年進化發明的病毒，我們移除了病毒中的壞部分，將它們改造成了遞送遺傳物質的交通工具。“病毒載體”在基因療法和細胞療法中大放異彩。But:一般在英語語法中BUT后面的才是重要的。所以莫愁這里用了一個But:1.病毒載體本身卻有著成本高、周期長的瓶頸.2.病毒載體也無法將基因精準地插入.“人們花了30年的時間，想要把基因轉入到T細胞中。”該研究的第一作者，正在攻讀MD/PhD學位的Theo Roth說道。灣區的一次會議中，莫愁調侃了他：你只用了幾年時間就干了一件其他幾百萬人30年來連干的勇氣都沒有的額事情。
▲本研究的第一作者Theo Roth，什么叫第一作者？就是干苦力那個。
最好的和最壞的創造了歷史，平庸之輩創造了愛情并繁衍了種族。最好的博士在《自然》上公布的方法看起來簡單得不可思議：誰也沒有想到，幾十年前就在微生物研究中大放異彩的電穿孔技術（electroporation），竟能在細胞療法的開發上煥發光彩。這個技術包括莫愁在內的所有做過分子生物學的研究人員應該都做過，如中華飲食中的紅燒肉和番茄炒蛋一樣通用的廚藝。
腦子僅僅提供邏輯，要用手來思考，這是莫愁每次都要在實驗室里向大家強調的內容。很多邏輯推理出來的東西，要么是錯誤的，要么實在太多了，生物學的發展靠數據，然后才是理論。物理學有點不一樣
男人的大腦喜歡女人的內心，可是目光中只有女人的外表。許多內涵偉大的成果，往往有著常人難以想象的簡單外在工作，這項研究的核心是強大的內心和懶惰的工作。為什么李莫愁不去搞這個呢？內心虛弱，隨大流，不獨立思考。因為大家都知道：在電穿孔技術中，我們會給細胞施加一個電場，瞬間增加細胞膜的通透性，讓雙鏈DNA進入細胞。但在T細胞內，一旦引入較長的雙鏈DNA片段，竟會導致這些細胞的死亡。在經過大量的嘗試后，科學江湖都放棄了這個挑戰。古墓派為自己的辯護是較長的雙鏈DNA會對T細胞產生毒性。但Theo則不信這個邪。從之前的一些研究結果中，他敏銳地觀察到，如果在電穿孔技術中同時應用CRISPR-Cas9系統與雙鏈DNA模板，就有望能減少雙鏈DNA相關的細胞毒性。這給他的研究帶來了突破口，也帶來了更多的問題，每個問題都會涉及到很多變量：CRISPR和DNA的最佳比例是多少？DNA的質量需要多高？這些T細胞需要特殊培養嗎？電穿孔所使用的電流強度是多少？只有各個條件都得到了優化，我們才能有效地使用這種簡便的方法，去改造T細胞。我們的博士迅速估計出：工作量不大，才一年的活！
▲和大家認為的想法，莫愁認為這個工作量其實不大，幾個月輕松的工作，帶來了這套完善的改造流程（圖片來源：《自然》）
為了實現這個目標莫愁猜測，每個濃度，每個溫度，每個電流等等變量，每個總得搞他10個變量（正好有96孔板），每個實驗總得重復2次吧，這個博士估計最大偶的預算是0.5個NIH的RO1，時間不可能超過1年，因為根據莫愁做研究的經驗，這種挑戰傳統的純粹靠High throughput screen的方法，如果在6個月內看不到希望的化，基本上只要撒比才會往前做，因為這不是努力，這不是刻苦，這不是堅持不懈，這是愚蠢。這就是莫愁堅信的意義大的發現往往工作量個沒有你想象的那么打，比如PCR的發明, RNAi的發現，基因編輯的發現，發明和改造。要挑戰教科書，就需要數據，除了挨個嘗試之外，Theo沒有其他選擇。
雖然PI Alexander Marson教授認為：Theo的堅守對成功至關重要。盡管主流學界都相信T細胞只能耐受小片段的DNA，都相信病毒載體不可或缺，但Theo不懼權威，“展現出了海格力斯般的努力，測試了數千種不同的條件”。莫愁再次強調自己的觀點，堅守和工作量是兩回事，堅守是心靈,工作量是Labor.做科研非常辛苦，莫愁在Theo的樓里面呆過幾個月，每個實驗室的每個博士在任何時候都非常辛苦.Theo的強大在于自信和對工作量的估算能力，智慧帶來自信，自信帶來堅持，估算能力代表聰明。
▲利用這套系統，科學江湖可以“隨心所欲”地將綠色熒光蛋白表達于細胞的不同部位（圖片來源：《自然》）
果然，經過近一年的反復嘗試，Theo終于總結出了一套行之有效的方法，并成功證明這套不使用病毒載體的系統，能成功對基因組進行高效編輯。在概念驗證性的實驗中，這支團隊成功讓綠色熒光蛋白按照需求，在細胞核、細胞膜、細胞骨架、以及細胞器中特異表達。更令人印象深刻的是，這套系統能將原來需要花費數月甚至數年的工作，縮短到僅僅幾周！
臨床應用小試牛刀
為了進一步驗證這套系統的潛力，研究人員們又做了兩個實驗。在第一個實驗中，他們從罹患罕見自身免疫疾病的患者中取得了T細胞。基因組測序結果表明，這些T細胞的IL2RA基因帶有突變，病人免疫系統先天有問題。利用他們開發的新型技術，這群科學家們快速地修復了T細胞中的IL2RA基因缺陷，重塑關鍵的細胞通路。
▲經過這套系統改造的T細胞能特異性聚集在腫瘤附近，且與病毒載體改造的細胞有類似的效率（圖片來源：《自然》）
在第二項研究中，科學家們則把目光投向了癌癥的治療。他們從健康人體內獲取了T細胞，并更換了它們的T細胞受體，使這些細胞能特異性地攻擊某種人類的黑色素瘤細胞。在培養皿中，這些T細胞能有效地靶向黑色素瘤細胞，而不會識別其他類型的細胞，表明了其特異性。而在小鼠的腫瘤模型里，這些具有全新受體的T細胞也同樣能聚集在腫瘤位點，展現出抗癌的活性。
“這是一種快速、靈活的方法，能對T細胞進行改造、增強、以及重編程，使我們能賦予這些細胞各種特異性，用來摧毀腫瘤，識別感染，或是減少它們的免疫反應，治療自身免疫疾病，” Marson教授補充道：“現在，我們參與到了所有的前沿領域中。”
這項成本更低，且能在短短數周內完成自定義T細胞改造的方法，得到了許多業內專家的看好。如果它能在細胞療法的開發上得到更多應用，無疑將有潛力改變當下的研發格局。在特朗普的指示下，美國FDA出臺了一系列針對基因療法和細胞療法的政策，鼓勵這些先進療法的快速進入臨床。談完了這個年輕人的故事，讓我們再來看看青年愛因斯坦的等效原理。
兩種俠客，兩種質量
為了更好的理解這是怎么一回事，讓我們先從最基礎的開始。
莫愁在桃花島捧著一個放紅燒肉的盤子，不管這個盤子里放什么菜或者大便，它都會具有一定質量。我們對這一質量進行思考的方式可以有兩種。牛頓教導我們的是，如果我們對一個物體施加作用力，那么它就會具有一個加速度，加速度的大小與施加的力成正比，與物體本身的質量成反比。比如你向黃藥師的馬車施加一個推動力，或許無法讓它很快加速，但若將同樣大小的力施加到一個李莫愁的放紅燒肉的碗上，或許就能把它推送到很遠的地方。當我們考慮一個物體的加速度是由施加在它身上的力所引起的時候，我們考慮的是物體的“慣性質量”。細胞和細菌一樣，都有質量，都有一個脂和蛋白組成的細胞膜，理論上對細菌有效的點擊轉基因應該對細胞也是有用的，他們的區別是細胞膜里面的東西，細菌的太簡單了，一人吃飽，全家不餓。那么李莫愁手里的盤子和宇宙級別的中子星，白矮星一樣嗎？
地球冷下來以后馬上就產生的單細胞生命，花了整整20億年才變為多細胞生命，然后進化速度不斷加快，最后出現了我們可以白吃白喝的喜歡游樂，喜歡科學的人類。一個細菌會和一個人類細胞一樣可以電擊轉基因嗎？一個盤子，一個羽毛，和一個中子星會一樣嗎？一個杭州一樣大的中子星，質量和整個地球都一樣。做過藥物的都知道，實驗室的生產和工廠化的生產是兩回事，做家里的菜和食堂里的大鍋菜是完全不同的方法。
任意一個美女都會和帥哥相互吸引，任意兩個具有質量的物體會通過引力相互吸引。因此，莫愁手中握住的菜盤會受地球吸引，而將它向下吸引的力的大小取決于盤子本身的質量。在這種情況下，我們考慮的是它的“引力質量”。很多情況下，莫愁的方紅燒肉的盤子在這個力量下被打碎了
如果釋放手中的物體，重力將吸引物體向地面作“自由落體”的加速運動。把物體拉下來的力的大小取決于引力質量，但加速度的大小取決于慣性質量。現在的問題是，這兩種質量有什么區別嗎？為了找到答案，我們可以寫一個連接這兩種質量的運動方程：讓方程的一側是慣性質量，另一側為引力質量。
莫愁可以用一個實驗來檢驗這一方程所預測的東西：如果慣性質量等同于引力質量，那么所有物體無論其質量為何，都應以相同的加速度落向地球。也就是愛因斯坦的“等效原理”。
○ 花盆和鯨魚在相同的引力場中有相同的加速度，因此它們將同時著陸。| 圖片來源
早在16世紀的時候，伽利略就發現，在同一高度上同時釋放兩個質量不同的物體，它們將同時落地。然而在地球上，還有一個力會作用在墜落物體上，那就是空氣阻力。如果你釋放的是一把錘子和一片羽毛，那么羽毛會落后于錘子，輕輕地飄到地面，它的運動并非嚴格的自由落體。但如果在沒有大氣阻力的月球上進行這個實驗，等效原理就很明顯（如同宇航員大衛·斯科特所做的那樣）。
雖然，等效原理已經多次在地球和月球上被驗證，但我們并不清楚該理論是否適用于所有的情況，例如當研究的對象是那些極度致密的天體。如果在某些情況下，我們能夠發現不同于廣義相對論的預言的差異，哪怕這種差異是微末的，都意味著我們需要修正現在的引力理論。
特別是，科學家一直想知道，自由落體的普遍性是否適用于具有很強的“自引力”的物體，也就是說它們自身能產生較強的引力場。事實上，一些修正過的引力理論認為，自引力強的物體在自由落體過程中可能會違背等效原理，而不同于廣義相對論所認為的應該具有普遍性。
星星之舞
為了驗證科學家的猜測，他們在宇宙中尋找那些奇異的天體，最終鎖定了文章開頭提到的由兩顆白矮星和一顆中子星組成的三星系統。更精確地說，這顆中子星是一顆“毫秒”射電脈沖星，它每秒會旋轉366次，并像燈塔一樣有規律的發射出脈沖。然而這只是觀測者效應，從脈沖星的兩極釋放的是連續不斷的輻射，但是天文儀器只有在它們指向地球的時候才能探測到這些光束。而且由于脈沖星的旋轉，它們會以恒定的間隔將極點指向地球。
我們可以將脈沖星和白矮星組成的情侶系統的運動視為它們朝著另一顆白矮星進行自由落體，這就好比是發生在地球周圍的衛星一樣，它們所作的是沒有抵達地面的自由落體。當然，脈沖星和白矮星本身就是質量很大的天體，具有很強的自引力。根據廣義相對論的預測，盡管這對白矮星-脈沖星情侶在質量和自引力方面存在差異，但它們是朝著外面的那顆白矮星作自由落體，因此它們的加速度應該完全相同。
○ 如果慣性質量≠引力質量，那么脈沖星的軌道將會發生輕微的搖擺，也就是說脈沖星的運行路徑與內部白矮星的運行路徑之間會出現差異。這種搖擺會導致脈沖星輻射的到達時間與預期稍微不同。
研究人員通過監測這顆脈沖星發射的射電波來跟蹤它的運動。結合持續六年監測的觀測結果，天體物理學家仔細地模擬了這對情侶的軌道。他們測量了一個名為Delta的參數，它描述的是白矮星和質量更大的脈沖星的加速度之間的分數差異。如果廣義相對論是對的，那么Delta應該等于零。觀測結果表明，在測量允許的不確定性范圍內，這兩個加速度之間差異確實在統計上與零一致。Delta小于0.0000026的可信度為95%。
新的結果比之前進行過的任何測量都要好得多。它為證明廣義相對論仍是描述引力的最佳模型提供了寶貴的、新的實驗性證據。因此，現在我們或許不太需要任何新的或修改過的理論。而這一結果，剛好出現在天文學家首次在星系尺度上驗證廣義相對論的不久之后
○ 自廣義相對論提出之后，就一直有少數物理學家試圖提出替代的理論。此次結果直接排除了一些版本的弦理論，以及一些版本的Brans-Dicke理論。在紅燒肉沒有出現以前，紅燒肉理論上有很多種做法，現在，我們少了幾種。
那么，廣義相對論會有失效的時候嗎？某種程度上，李莫愁希望會是那樣的，因為那將預示著新物理學的誕生。但令人震驚又欣慰的是，譜寫于一個世紀之前的廣義相對論，成功地經受住了所有最嚴苛的檢驗，它無疑是人類最令人難以置信的智慧瑰寶之一。
這兩個研究看起來非常不同，實際上邏輯是一樣的，每個方法每個理論都有他的局限性，但是有時候又會有他的通用性：羽毛和太陽區別很大，細菌和人類區別也很大，但是我們也可找到他們的共同的特點。差異性不是絕對的，通用性也不是絕對的。牛頓搞一個載體有兩個“時間”：載體本身的design and produce，如retro, AAV...根本無法預計，另外一個時間是把gene導入載體并做到隨時可以往細胞里面轉，Lenti需要大概兩個星期，但是搞一次就可以放入冰箱，可以用幾千幾萬個人，像雪糕一樣隨時取用.本文的團隊非常聰明會設計實驗1）概念驗證用了比較容易實現的。2）有事沒事往熱點CAR-T上靠。3）這個方法就是非常簡單暴力，往臨床上使用簡單暴力很重要。4）爆炸點在于突破性的提高了同源重組效率，在基因改造，遺傳病治療，universal Cart上還是有一定價值的 5）愛因斯坦理論的驗證充分利用了宇宙中本來就存在的天體系統。6）充分利用了脈沖星的特性
狗的馴化表明：狼變成狗只需要兩代。Gene Editing也表明，從概念提出到極大優化，只需要3年，莫愁預言，3年以后，基于電轉的研究會鋪天蓋地
參考資料：
[Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting
T cell engineering breakthrough sidesteps need for viruses in gene-editing
Electroporation – 維基百科
Parker Institute scientists herald a cell therapy breakthrough in the lab, using next-gen CRISPR tech to engineer T cells
Virus-free CRISPR could mean faster, more precise gene editing for T-cell therapies
]https://www.nature.com/articles/s41586-018-0265-1
https://theconversation.com/free-falling-dead-stars-show-that-a-cornerstone-of-physics-holds-up-99168
https://www.space.com/41077-einstein-general-relativity-survives-test.html
https://www.youtube.com/watch?v=hc3mrta7J9I
下篇文章莫愁繼續談一下天體太陽和我們生物的關系：曬太陽可以讓人變聰明
。加莫愁的私人微信號： 13750766911注明：sciencechat
和老婆一樣，太陽一個就夠了
總之，為了讓自己更健康，莫愁建議大家別總宅在家里，出去適度接受一下陽光的洗禮，闖蕩江湖快意恩仇，豈不快哉。當然不要超量，記得注意防曬。
THE END
