安德鲁·赫塞尔的Autodesk团队寻求众包癌症治疗方案 - 彭博社

摄影：Ethan Scott 为彭博商业周刊拍摄六个月前，Autodesk 在旧金山的第9码头开设了一个秘密实验室。这个两层的海滨空间——一个超级版的TechShop——配备了顶级的3D打印机、精密水刀切割机、木工和金属车间、工业厨房，以及几乎任何发明家可能需要的工具。在一个角落里，还有一个隐藏在秘密实验室中的秘密实验室。在这里，Andrew Hessel和一组设计师、程序员和科学家正在进行Autodesk或许是最雄心勃勃的项目：构建软件和硬件，以简化设计和制造生物体的任务，包括病毒、细菌，甚至人类器官。“软件的美妙之处在于它使复杂的工作变得简单，”他说。

Hessel是合成生物学的传播者，这是一种用数字工具进行的激进基因工程的近亲。他还是Autodesk的杰出研究科学家，这家价值114亿美元的软件公司以AutoCAD而闻名，工程师们用它设计从太阳镜到摩天大楼的各种产品。目前尚不清楚Autodesk何时会将其最新的设计工具商业化，但使合成生物学的获取变得民主化可能会加速这一领域的增长，Hessel认为，这可能会彻底改变能源生产和水净化等两个领域。

哦，也许还能治愈癌症。每个肿瘤都有其独特的DNA。Hessel的使命是创建简单易用的工具，以合成只攻击携带特定基因标记的细胞的病毒。而且由于每种药物都是针对一个患者的独特药物，因此无需等待美国食品药品监督管理局的批准。“溶瘤病毒的研究非常成熟，”他说。“我所带来的唯一想法是，现在你不必是制药公司，甚至不必是生物学家，就可以去制造病毒。” 在离Autodesk办公室不远的一家小酒馆里，Hessel一杯接一杯地倒咖啡。“如果不是因为我的妻子，我可能只会喝这个，”他说。他身材瘦长，头发剪得很短，夹杂着盐和胡椒色，脸上有些胡茬，戴着红框的Marc Jacobs眼镜，穿着牛仔裤、黑色运动外套和黑色靴子。他的左手无名指上纹着一个小圆圈，这是他版本的婚戒。自然，他是在TED会议上遇见他的妻子的。

“成千上万的人可能会为一个人的治愈做出贡献”

赫塞尔，一位50岁的加拿大人，从1995年到2002年在 安进，这家制药公司从事基因组学和生物分析工作。人类基因组测序的竞赛如火如荼，他的日子是在电脑显示器的包围中度过的。“你得把我从工作中拖走才能让我睡觉，”他说。某个时候，他卖掉了自己的房子，搬进了办公室，尽管他还买了一艘38英尺的帆船，有时在上面睡觉。“我的工作地点就是我驾照上的地址，”他说。“我甚至在我们的会议室里安装了那种紧凑型的欧洲洗衣干衣机。”

最终，赫塞尔对缓慢的结果感到沮丧。“在七年里，我们没有开发出另一种药物，尽管花费了10亿美元进行研究，”他说。“我们所做的一切并没有改变药物开发，没有让它变得更快或更便宜。”

1999年，赫塞尔听说有一个小组改造了一台喷墨打印机，用化学物质替代了墨水，以合成DNA。“当我看到可以以非常高的密度打印短段DNA时，我知道合成生物学是可能的，”他说。被看似医学和生命科学中下一个合乎逻辑的步骤震撼，他去找他的老板。“我说，‘让我们开始构建写DNA的工具’——但他们对此不感兴趣。”在2002年，赫塞尔卖掉了他的船，并退出了安进。他花了接下来的10年穿越北美，拜访学者和生物黑客，尽可能多地了解他未来的领域，而这个领域尚未被命名。

如今，提供更好癌症药物的系统仍然需要一次冲击。尼克松总统在1971年的国情咨文中宣布了对癌症的战争，但在抗击这种疾病方面的进展依然惨淡。根据世界卫生组织的数据，2012年有820万人死于癌症，而2000年为640万人，按人均计算，从每10万人中105人增加到116人。制药公司可能需要15年时间并花费超过10亿美元来开发新疗法。一旦上市，药物可能会广泛用于成千上万的患者，尽管每位患者的癌症在基因上都是独特的。这意味着，例如，任何两个前列腺癌患者对同一种药物的反应可能截然不同。像基因泰克这样的公司正在通过识别可能从特定药物中受益的患者并仅招募那些具有适当基因或分子特征的患者，来改善制药行业的试验系统。

赫塞尔对更大的变革感到不耐烦，并表示合成生物学可以实现这些变革。在过去的几十年里，科学家们学会了如何将遗传字母表的四个字母——A（腺嘌呤）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）和T（胸腺嘧啶）——转化为二进制代码的零和一。合成生物学是反向过程。“细胞就像微型计算机，”赫塞尔说。“而DNA就像软件。”如今，数十家DNA打印店可以将数字设计转化为生物，基本上是赫塞尔所称的“3D打印DNA”。生物黑客和著名机构的学者们正在利用这些工具做各种各样的事情，既奇特又有用。他们培育了会发光的植物，并成功地将不自然的碱基对，如X和Y，添加到DNA字母表中。几所大学的团队已经工程化了细菌细胞，这些细菌细胞能够选择性地靶向并侵入癌细胞，然后释放有毒酶。

与此同时，年轻人正在涌入这个领域。甚至比尔·盖茨也告诉*《连线》*，如果他今天是个孩子，他会去黑客生物学。赫塞尔确信我们正处于一场革命的边缘，这场革命将超越信息技术，成为经济增长和社会变革的驱动力。“我对生活中只有几件事绝对确定，”他说。“其中之一是计算机变得更快、更好、更便宜。另一个是阅读和写作DNA也变得更快、更好、更便宜。”

仍然存在重大危险。2002年，一位石溪大学的教授使用邮购DNA合成了脊髓灰质炎病毒。三年后，流感研究人员重建了1918-19年的西班牙流感病毒，当时导致超过2000万人死亡。赫塞尔警告说，最终可能会创造出针对特定基因组的人群的个性化生物武器。而基因组信息很容易获取：“如果布拉德·皮特去喝咖啡，他使用的勺子[上]有他的DNA，”赫塞尔说。“你可以对其进行测序，了解布拉德·皮特的医疗背景，比布拉德自己知道的还要多。”

一些安全措施已经到位。信誉良好的DNA合成商会扫描每个订单，以确保他们不会无意中生产埃博拉病毒、天花或其他已知病原体。赫塞尔表示，全球生物恐怖主义和生物安全机构仍然远远落后于形势，需要采取更多安全措施，但他坚信合成生物学将带来更多好处而非危害。 Autodesk已经为科学家创建了工具，例如CADnano，用于设计3D DNA折纸纳米结构。它还发布了Project Cyborg的滚动测试版，这是一个基于云的平台，用于编程物质，提供一系列服务，包括分子建模和模拟。用户可以以3D形式查看病毒，“就像你在查看建筑设计，”赫塞尔说。“它变得真实；这真的很奇妙——而在那个3D模型下面是遗传代码。”

这家软件巨头有几个研究合作伙伴，包括Organovo，一家利用生物打印技术制造人类组织的初创公司，以及哈佛大学的Wyss研究所，该研究所开发生物启发的材料和设备。哈佛大学和麻省理工学院的教授、合成生物学和基因组科学的领先研究者乔治·丘奇表示，Autodesk的工具“对我们的努力非常相关。”麻省理工学院自组装实验室的主任斯凯拉·提比茨表示，他对Project Cyborg的跨学科潜力感到兴奋。“我可以使用它，生物学家可以使用它，工程师可以使用它，我们都可以在类似的现象上工作，”他说。“这是一个巨大的范式转变。”

当然，工具并不是一切。“生物学很难，设计工具真的不是限制因素，”麻省理工学院比特与原子中心的主任尼尔·格尔申费尔德说。“限制因素是控制生物机制。”尽管如此，他表示，我们可能会看到工具和科学进步的共同演化：“我认为Autodesk所做的事情是该领域接受和开始成熟的一个很好的迹象，”他说。至于赫塞尔，格尔申费尔德并不认识他，但表示他可能在简化合成生物学的挑战，尽管这不一定是坏事。“未来学家在科学家中可能声誉不佳，但他们发挥着有用的作用，”他说。“他们帮助阐明人们没有意识到的影响。”格尔申费尔德补充道，“他们在这方面的记录相当不错。”

赫塞尔已经开始建立一个潜在用户的社区。2009年，在加入Autodesk之前，他创立了粉红军队合作社，这是一个非营利性、会员拥有的生物技术初创公司，旨在有一天利用开源开发生产廉价的乳腺癌治疗药物。“你能想象一种专门为你制作的癌症治疗，花费一天时间，免费提供？而且几乎没有副作用，”赫塞尔在粉红军队的网站上写道。“这听起来像科幻小说，但我相信如果我们共同努力，这在可及范围内。”

这个想法是医生会提取患者肿瘤的样本并对其DNA进行测序。接下来，粉红军队的成员和任何感兴趣的人会在线分析基因组信息，并设计一种病毒株来追踪并杀死具有癌症特定生物特征的细胞。然后将生产和纯化病毒颗粒。在将最终药物注入患者的肿瘤或血液之前，医生会在患者的正常和病变组织样本上进行测试。

由于肿瘤可能有混合的癌细胞群体，这些细胞可能有数百种DNA突变，患者可能需要用几种定制的病毒进行治疗，但赫塞尔指出，他的开源模型可以创建一个基本上无底的药房。“如果我几乎不花钱就能制作设计，而我又在你的细胞样本上进行测试，我可以测试一千种设计，”他说。“成千上万的人可能会为一个人的治愈做出贡献。”

赫塞尔在暂停筹款之前，几乎售出了600个粉红军队会员，每个20美元。他认识到这个组织仍然更多的是一个想法而非现实。“我与Autodesk合作的原因是为了让像粉红军队这样的组织能够真正运作，”他说。

赫塞尔坦言他的愿景还很遥远。“我喜欢说我生活在五年后的未来，”他说。“我知道这一切会结合在一起；我所做的只是稍微润滑一下轮子。”至于粉色军团，他表示医生会持怀疑态度，而最困难的部分将是让这个想法能够运作，甚至是运作良好。但这并没有削弱赫塞尔的乐观。“我们与癌症斗争了这么久，”他说，“我们实际上忘记了我们可能会赢。”