在“DNA营地”点燃火焰 - 彭博社
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当150名来自西雅图一家律师事务所的律师和工作人员在十月抵达当地俱乐部听取午餐演讲时,他们显然感到不知所措。大多数人没有超过高中生物的知识,而他们即将聆听的是一位分子生物技术领域的顶尖专家的演讲。然而,当勒罗伊·胡德结束演讲时,听众对人类基因研究的潜力充满了热情。“他传达了自己的兴奋,”普雷斯顿、索格里姆森、希德勒、盖茨和埃利斯的合伙人威廉·H·盖茨 Jr. 说。
盖茨应该知道。去年,他的儿子威廉·H·盖茨三世,软件巨头微软公司的联合创始人兼首席执行官,向华盛顿大学捐赠了1200万美元,以招募胡德并设立一个新的分子生物技术系。其目标是创造更快、更复杂的技术,以解读人类基因中蕴含的大量信息,并将这些知识应用于解决生物学和医学中的问题。“计算,”胡德说,“是生物学的未来。”
双拳专家。54岁的胡德有一个绝佳的机会来证明这一点。盖茨,一位热衷于生物技术投资的人,早在1990年末华盛顿大学的一位官员接触他,询问提供捐赠以招募这位科学家之前,就已经了解了胡德的工作。当时在加州理工学院的胡德渴望有机会创建自己的部门并指导跨学科研究。盖茨的捐赠促成了这一交易,去年十月,华盛顿大学宣布了这个实验室。它于今年九月开幕,年预算为550万美元的联邦研究拨款,工作人员为43人,其中24人来自加州理工学院。
“DNA营,”正如胡德的团队所称,将培训分子生物学的博士,使其精通计算机科学、工程、数学或应用物理。“我们希望培养能够开发新工具和应用新方法的生物学家,”胡德说,他认为只有双重专家才能设计出解码DNA所需的越来越快的机器。除此之外,盖茨的200万美元赠款将资助那些处于早期阶段或风险较大的年轻科学家的项目,这些项目无法获得政府支持。
胡德在与盖茨的合作中看到的不仅仅是资金。直到最近,精通计算机的生物学家们开发了大部分基因测序软件,这一过程用于解码基因。但基因研究日益复杂的需求需要更高技能的程序员。“像我这样的人不应该再做这些事情,”胡德的首席计算专家、 生物学家蒂姆·亨卡皮勒说。胡德希望探索他的科学家与微软研究人员在运行他的团队计划发明的设备所需软件方面的合作方式,并分析基因测序所产生的大量数据。
基因阅读器。这样的宏伟愿景对胡德来说是常态。在1980年代的加州理工学院,他发明了一种自动测序DNA的机器——或读取人类基因的代码,这些基因负责从发色到癌症和心脏病的所有特征。那台价值10万美元的仪器现在已成为基因研究的标准设备。总的来说,胡德的实验室开发了15种使用计算机、机器人、传感器和化学分析仪的仪器,以自动化生物技术中的任务。在22年中,他的加州理工学院团队孵化了四家公司,包括应用生物系统公司,该公司销售他实验室发明的DNA测序机器。
测序机器是现代基因研究的基石,基本上揭示了构成基因的四种基本分子(即G、C、A和T)的顺序。这些机器使用荧光颜色来标记这些碱基:红色、绿色、蓝色和黄色。然后,计算机“读取”这些颜色,识别基因内碱基的顺序。这帮助科学家理解46条人类染色体上大约4000个基因的功能。它还使得能够创建针对基因基础疾病的测试,目前已经识别出大约3000种这样的疾病。而且,这对于开发纠正基因缺陷的疗法和设计基因工程药物至关重要。简而言之,“DNA测序是医学的未来,”前美国国立卫生研究院研究员、马里兰州基因组研究所创始人J. Craig Venter说,该研究所与联邦政府签订了7000万美元的测序合同。
问题是,当前技术如此缓慢,以至于仅解码一组人类染色体中包含的30亿个碱基就需要60亿美元和10年的时间。考虑到成本和时间,能够“在更短时间内测序更大段的DNA”是至关重要的,西雅图生物技术公司Icos Corp.的董事长George B. Rathmann说。
这正是Hood打算做的。在两年内,他计划推出一台速度是今天设备的20到50倍的机器。从长远来看,Hood的团队正在探索“纳米制造”以加速基因测序。这将涉及将100到500个基因片段放置在一个微小的芯片上,使用生物传感器技术读取DNA结构,然后将这些信息输入到一个微型计算机进行处理。Hood表示,这样的系统可以在一天的三分之一时间内解码目前需要一年才能解开的遗传物质。
基因推销员。胡德的宏伟计划并不让了解他的人感到惊讶。他拥有加州理工学院的生物化学博士学位和约翰霍普金斯大学的医学学位,因其在理解人类自身免疫疾病方面的研究而声名显赫。这项工作使他在1987年获得了著名的阿尔伯特·拉斯克医学研究奖。1990年,他找到了一个使人们易患多发性硬化症的基因的位置。
然而,胡德绝不是一个象牙塔里的学者。他是有争议的人类基因组计划的最有效推销员之一,这是一项耗资30亿美元的美国项目,旨在识别所有人类基因。他每周至少发表一次演讲,向国会作证,并在全国电视上露面,不断宣传基因操控改善人类状况的潜力。“胡德具有诱惑力和吸引力,”明尼苏达大学生物医学伦理中心主任亚瑟·L·卡普兰说,他认为胡德掩盖了基因筛查和其他伦理问题的负面影响。“他是我必须小心的人。”
尽管他为自己的事业不懈努力,出生于蒙大拿州的胡德仍然抽出时间追求他最初的爱好——户外活动。作为一名牛仔的孙子,他在西耶拉山脉进行了一次120英里的荒野攀登作为蜜月旅行。而且他定期冒险攀登华盛顿、不列颠哥伦比亚省和阿拉斯加的山峰。
遭遇批评。胡德在工作中也展现了他冒险的倾向。他看到为联邦政府和制药公司快速且廉价地测序基因的公司有巨大的潜力。康涅狄格州商人和慈善家弗雷德里克·艾弗里·博克 Jr.承诺为他和胡德计划在六个月内成立的西雅图公司提供大部分5000万美元的投资。从理论上讲,一个测序流水线甚至可以让医生定期分析患者的基因。该初创公司还将解码具有商业潜力的基因,以用于疾病的诊断和治疗。
胡德在这些努力中将面临大量竞争。包括洛斯阿拉莫斯、德国海德堡的欧洲分子生物实验室以及威斯康星大学的三个实验室正在尝试开发更快的测序仪。如果这家测序公司顺利成立,它也可能会在其他初创公司和现有生物技术公司中找到竞争对手。事实上,这家潜在的公司已经遇到了阻力。伯克在今年早些时候引发了争议,当时他试图——但未能——从人类基因组计划中挖走两位顶尖研究人员来领导新公司。现在,他正在寻找一位首席执行官以及几位顶尖科学家,同时希望获得仪器、自动化和软件公司的承诺,以开发技术。
其他实验室的竞争以及初创公司的风险并没有让胡德的支持者感到畏惧,他们认为他的过往记录、专业知识和财务支持几乎可以确保他所在的实验室——或他创办的任何公司——拥有先发优势。“他将是未来10年内引领重大进展的人之一,”微软的盖茨说。西雅图的生物技术社区对此似乎深信不疑。“李·胡德,”icos的拉斯曼说,“是推动好事的不可思议的催化剂。”