安德魯·赫塞爾的Autodesk團隊尋求眾包癌症治療方案 - 彭博社

攝影：Ethan Scott 為彭博商業週刊拍攝六個月前，Autodesk 在舊金山的第9碼頭開設了一個秘密實驗室。這個兩層的海濱空間——一個超級版的TechShop——配備了頂級的3D打印機、精密水刀切割機、木工和金屬車間、工業廚房，以及幾乎任何發明家可能需要的工具。在一個角落裏，還有一個隱藏在秘密實驗室中的秘密實驗室。在這裏，Andrew Hessel和一組設計師、程序員和科學家正在進行Autodesk或許是最雄心勃勃的項目：構建軟件和硬件，以簡化設計和製造生物體的任務，包括病毒、細菌，甚至人類器官。“軟件的美妙之處在於它使複雜的工作變得簡單，”他説。

Hessel是合成生物學的傳播者，這是一種用數字工具進行的激進基因工程的近親。他還是Autodesk的傑出研究科學家，這家價值114億美元的軟件公司以AutoCAD而聞名，工程師們用它設計從太陽鏡到摩天大樓的各種產品。目前尚不清楚Autodesk何時會將其最新的設計工具商業化，但使合成生物學的獲取變得民主化可能會加速這一領域的增長，Hessel認為，這可能會徹底改變能源生產和水淨化等兩個領域。

哦，也許還能治癒癌症。每個腫瘤都有其獨特的DNA。Hessel的使命是創建簡單易用的工具，以合成只攻擊攜帶特定基因標記的細胞的病毒。而且由於每種藥物都是針對一個患者的獨特藥物，因此無需等待美國食品藥品監督管理局的批准。“溶瘤病毒的研究非常成熟，”他説。“我所帶來的唯一想法是，現在你不必是製藥公司，甚至不必是生物學家，就可以去製造病毒。” 在離Autodesk辦公室不遠的一家小酒館裏，Hessel一杯接一杯地倒咖啡。“如果不是因為我的妻子，我可能只會喝這個，”他説。他身材瘦長，頭髮剪得很短，夾雜着鹽和胡椒色，臉上有些胡茬，戴着紅框的Marc Jacobs眼鏡，穿着牛仔褲、黑色運動外套和黑色靴子。他的左手無名指上紋着一個小圓圈，這是他版本的婚戒。自然，他是在TED會議上遇見他的妻子的。

“成千上萬的人可能會為一個人的治癒做出貢獻”

赫塞爾，一位50歲的加拿大人，從1995年到2002年在 安進，這家制藥公司從事基因組學和生物分析工作。人類基因組測序的競賽如火如荼，他的日子是在電腦顯示器的包圍中度過的。“你得把我從工作中拖走才能讓我睡覺，”他説。某個時候，他賣掉了自己的房子，搬進了辦公室，儘管他還買了一艘38英尺的帆船，有時在上面睡覺。“我的工作地點就是我駕照上的地址，”他説。“我甚至在我們的會議室裏安裝了那種緊湊型的歐洲洗衣乾衣機。”

最終，赫塞爾對緩慢的結果感到沮喪。“在七年裏，我們沒有開發出另一種藥物，儘管花費了10億美元進行研究，”他説。“我們所做的一切並沒有改變藥物開發，沒有讓它變得更快或更便宜。”

1999年，赫塞爾聽説有一個小組改造了一台噴墨打印機，用化學物質替代了墨水，以合成DNA。“當我看到可以以非常高的密度打印短段DNA時，我知道合成生物學是可能的，”他説。被看似醫學和生命科學中下一個合乎邏輯的步驟震撼，他去找他的老闆。“我説，‘讓我們開始構建寫DNA的工具’——但他們對此不感興趣。”在2002年，赫塞爾賣掉了他的船，並退出了安進。他花了接下來的10年穿越北美，拜訪學者和生物黑客，儘可能多地瞭解他未來的領域，而這個領域尚未被命名。

如今，提供更好癌症藥物的系統仍然需要一次衝擊。尼克松總統在1971年的國情諮文中宣佈了對癌症的戰爭，但在抗擊這種疾病方面的進展依然慘淡。根據世界衞生組織的數據，2012年有820萬人死於癌症，而2000年為640萬人，按人均計算，從每10萬人中105人增加到116人。製藥公司可能需要15年時間並花費超過10億美元來開發新療法。一旦上市，藥物可能會廣泛用於成千上萬的患者，儘管每位患者的癌症在基因上都是獨特的。這意味着，例如，任何兩個前列腺癌患者對同一種藥物的反應可能截然不同。像基因泰克這樣的公司正在通過識別可能從特定藥物中受益的患者並僅招募那些具有適當基因或分子特徵的患者，來改善製藥行業的試驗系統。

赫塞爾對更大的變革感到不耐煩，並表示合成生物學可以實現這些變革。在過去的幾十年裏，科學家們學會了如何將遺傳字母表的四個字母——A（腺嘌呤）、C（胞嘧啶）、G（鳥嘌呤）和T（胸腺嘧啶）——轉化為二進制代碼的零和一。合成生物學是反向過程。“細胞就像微型計算機，”赫塞爾説。“而DNA就像軟件。”如今，數十家DNA打印店可以將數字設計轉化為生物，基本上是赫塞爾所稱的“3D打印DNA”。生物黑客和著名機構的學者們正在利用這些工具做各種各樣的事情，既奇特又有用。他們培育了會發光的植物，併成功地將不自然的鹼基對，如X和Y，添加到DNA字母表中。幾所大學的團隊已經工程化了細菌細胞，這些細菌細胞能夠選擇性地靶向並侵入癌細胞，然後釋放有毒酶。

與此同時，年輕人正在湧入這個領域。甚至比爾·蓋茨也告訴*《連線》*，如果他今天是個孩子，他會去黑客生物學。赫塞爾確信我們正處於一場革命的邊緣，這場革命將超越信息技術，成為經濟增長和社會變革的驅動力。“我對生活中只有幾件事絕對確定，”他説。“其中之一是計算機變得更快、更好、更便宜。另一個是閲讀和寫作DNA也變得更快、更好、更便宜。”

仍然存在重大危險。2002年，一位石溪大學的教授使用郵購DNA合成了脊髓灰質炎病毒。三年後，流感研究人員重建了1918-19年的西班牙流感病毒，當時導致超過2000萬人死亡。赫塞爾警告説，最終可能會創造出針對特定基因組的人羣的個性化生物武器。而基因組信息很容易獲取：“如果布拉德·皮特去喝咖啡，他使用的勺子[上]有他的DNA，”赫塞爾説。“你可以對其進行測序，瞭解布拉德·皮特的醫療背景，比布拉德自己知道的還要多。”

一些安全措施已經到位。信譽良好的DNA合成商會掃描每個訂單，以確保他們不會無意中生產埃博拉病毒、天花或其他已知病原體。赫塞爾表示，全球生物恐怖主義和生物安全機構仍然遠遠落後於形勢，需要採取更多安全措施，但他堅信合成生物學將帶來更多好處而非危害。 Autodesk已經為科學家創建了工具，例如CADnano，用於設計3D DNA摺紙納米結構。它還發布了Project Cyborg的滾動測試版，這是一個基於雲的平台，用於編程物質，提供一系列服務，包括分子建模和模擬。用户可以以3D形式查看病毒，“就像你在查看建築設計，”赫塞爾説。“它變得真實；這真的很奇妙——而在那個3D模型下面是遺傳代碼。”

這家軟件巨頭有幾個研究合作伙伴，包括Organovo，一家利用生物打印技術製造人類組織的初創公司，以及哈佛大學的Wyss研究所，該研究所開發生物啓發的材料和設備。哈佛大學和麻省理工學院的教授、合成生物學和基因組科學的領先研究者喬治·丘奇表示，Autodesk的工具“對我們的努力非常相關。”麻省理工學院自組裝實驗室的主任斯凱拉·提比茨表示，他對Project Cyborg的跨學科潛力感到興奮。“我可以使用它，生物學家可以使用它，工程師可以使用它，我們都可以在類似的現象上工作，”他説。“這是一個巨大的範式轉變。”

當然，工具並不是一切。“生物學很難，設計工具真的不是限制因素，”麻省理工學院比特與原子中心的主任尼爾·格爾申費爾德説。“限制因素是控制生物機制。”儘管如此，他表示，我們可能會看到工具和科學進步的共同演化：“我認為Autodesk所做的事情是該領域接受和開始成熟的一個很好的跡象，”他説。至於赫塞爾，格爾申費爾德並不認識他，但表示他可能在簡化合成生物學的挑戰，儘管這不一定是壞事。“未來學家在科學家中可能聲譽不佳，但他們發揮着有用的作用，”他説。“他們幫助闡明人們沒有意識到的影響。”格爾申費爾德補充道，“他們在這方面的記錄相當不錯。”

赫塞爾已經開始建立一個潛在用户的社區。2009年，在加入Autodesk之前，他創立了粉紅軍隊合作社，這是一個非營利性、會員擁有的生物技術初創公司，旨在有一天利用開源開發生產廉價的乳腺癌治療藥物。“你能想象一種專門為你製作的癌症治療，花費一天時間，免費提供？而且幾乎沒有副作用，”赫塞爾在粉紅軍隊的網站上寫道。“這聽起來像科幻小説，但我相信如果我們共同努力，這在可及範圍內。”

這個想法是醫生會提取患者腫瘤的樣本並對其DNA進行測序。接下來，粉紅軍隊的成員和任何感興趣的人會在線分析基因組信息，並設計一種病毒株來追蹤並殺死具有癌症特定生物特徵的細胞。然後將生產和純化病毒顆粒。在將最終藥物注入患者的腫瘤或血液之前，醫生會在患者的正常和病變組織樣本上進行測試。

由於腫瘤可能有混合的癌細胞羣體，這些細胞可能有數百種DNA突變，患者可能需要用幾種定製的病毒進行治療，但赫塞爾指出，他的開源模型可以創建一個基本上無底的藥房。“如果我幾乎不花錢就能製作設計，而我又在你的細胞樣本上進行測試，我可以測試一千種設計，”他説。“成千上萬的人可能會為一個人的治癒做出貢獻。”

赫塞爾在暫停籌款之前，幾乎售出了600個粉紅軍隊會員，每個20美元。他認識到這個組織仍然更多的是一個想法而非現實。“我與Autodesk合作的原因是為了讓像粉紅軍隊這樣的組織能夠真正運作，”他説。

赫塞爾坦言他的願景還很遙遠。“我喜歡説我生活在五年後的未來，”他説。“我知道這一切會結合在一起；我所做的只是稍微潤滑一下輪子。”至於粉色軍團，他表示醫生會持懷疑態度，而最困難的部分將是讓這個想法能夠運作，甚至是運作良好。但這並沒有削弱赫塞爾的樂觀。“我們與癌症鬥爭了這麼久，”他説，“我們實際上忘記了我們可能會贏。”