1700211950
1700211951
安德森最早是以蛋白质工程师的身份开始自己的生物玩客事业的。生物技术领域中大部分的讨论都集中在DNA上，因为它是引导构建各种生命的指令代码。但是，那些指令都有一个终极目的——合成蛋白质，以使其能组合成一种生命体。蛋白质工程师扮演的角色刚好夹在DNA及其编码的蛋白质中间，以期创造出前所未有的生命形态。设计成功的蛋白质“能够实现完全非自然的功能。”安德森说。但是，在21世纪来临之际，他发现蛋白质工程并没有让这些伟大的前景成为现实。
1700211952
1700211953
蛋白质是由20种天然氨基酸所组成的氨基酸链构成的。DNA密码中每三个碱基组成的特殊序列对应一个特定的氨基酸。蛋白质是这样合成的：细胞先将这些密码转译成氨基酸，接着这些氨基酸共同组成一个特定的蛋白质。氨基酸的顺序和数量决定了这个蛋白质的结构，进而又决定了其功能。只有当氨基酸链被折叠成复杂的三维结构时，才能形成有特定功能的蛋白质。理解蛋白质是如何折叠的，是现代分子生物学中最具挑战性的课题之一。〔8〕想用人工方法合成蛋白质，需要先对错综复杂的折叠机制有细致、深入的了解。这个过程相当耗费时间，而且充满了失败的可能性。一旦这项艰难的工作完成了，这些经过折叠的蛋白质就可以让工程师驱使细胞来做点儿别的什么了。对安德森来说，这点儿改变可不能让他满足。恰在此时，合成生物学领域朝气蓬勃，有望让细胞同时实现几个新的功能，安德森被此吸引。
1700211954
1700211955
安德森在合成生物学迈出的第一大步是一个雄心勃勃的项目。他想设计出一种细菌，能被医生安全地注射到人体血液中以定位癌细胞，并将它们消灭。在开发过程中，通过与其他工程学科进行类比，他可以直接体会到自己的进展如何。如果将合成生物学比作机械工程学，那么安德森现在还只是在努力搞明白如何让螺母跟螺栓匹配起来；如果比作电子工程学，那他还只是在尽力弄清楚该怎么把电线焊接起来，就别提寻找控制灯泡开关的那根电线这一步了。
1700211956
1700211957
“在这个领域，工具的局限性太大了，做每一件事情好像都要花上一辈子的时间。太慢了。蛋白质工程之所以成本居高不下，主要就是因为项目进展太慢了。”安德森这样跟我说。他觉得这个过程“令人痛苦极了”。
1700211958
1700211959
但是，如果你的目标是消灭肿瘤，你决不能放弃。
1700211960
1700211961
为了接触到肿瘤，这些细菌需要在循环的血液中存活足够长的时间，以确保能抵达目的地。他读过一些相关的研究论文，这些研究表明，如果他能在细菌的基因组中插入一大套基因，他也许就能延长这些癌症炸弹的预期寿命。
1700211962
1700211963
“这只是一条线索，并不能保证‘这肯定能成’。”安德森回忆说。但是他和自己的团队就开始着手改造细菌的基因组了。他们面对的最大挑战就是，如何让这些改造后的细菌能整合在一起。他把这个挑战称为“组装问题”。不像其他工程，你可以一次更换一个零件，直到你最后得到了一个能工作的机器；在蛋白质工程里，改造遗传机器的过程中出现了哪怕一个小小的失误，你就得从头再来。
1700211964
1700211965
“这让你变得不敢尝试了，因为仅仅尝试一些新东西要付出的代价太大了。”安德森说：“组装工作特别消耗时间和资金。”最后，安德森的实验室用了两年的时间，才最终成功地解决了诸多技术问题，培养出他们所期待的具有延长微生物半衰期的基因的细菌。“整整两年，却只验明了一种特性。”安德森悲伤地说。
1700211966
1700211967
“而两年后你发现，这东西竟然根本没用。”
1700211968
1700211969
组装中最根本的难题解决之后，下一个问题就是如何调控了。在遗传学上，调控指的是细胞如何决定一个特定的基因何时激活或沉默，以及分别持续多久。研究者倾向于认为癌症就是一种调控疾病，细胞里的基因调控闸短路，导致细胞突变，乃至疯长。
1700211970
1700211971
安德森实验室最近的一个研究项目涉及开发一种抗癌细菌，他将其称为“弹药输送器”（payload delivery device）。经过基因工程加工过的细菌会入侵癌细胞，让癌细胞用液泡将其包裹起来。另一项基因改造使细菌能够感受到自己被包裹在液泡当中，从而启动一系列连锁反应，最终使细菌、液泡依次破裂。理想状态下，破开的细菌会释放出能够杀死癌细胞的物质。而这当中主要的挑战是，如何调控特定蛋白质的表达量，以使细菌能够恰到好处地“爆炸”。
1700211972
1700211973
“如果你让细菌表达了过量爆炸酶，细菌就会死掉。”安德森说，“可如果它表达得太少了的话，又无法在癌细胞里引爆。”于是，弄清楚如何在细菌中建立起恰当的平衡，就成了他面临的挑战。
1700211974
1700211975
在其他更成熟的技术中，为了得到预期结果，人们通常要花几个世纪的时间来研究基础理论。安德森喜欢用灯泡作类比。比如，你希望灯泡能够达到一定的亮度，当你手头上有电池、灯泡和电阻，只需一个简单的数学方程，你就能精确地知道每一种元件分别需要多少，才能达到你所需的亮度。而合成生物学中没有这样的数学方程。想了解如何搭配遗传元件才能让肿瘤靶向细菌恰到好处地引爆，安德森必须试过所有能用的工具，而且每次尝试都要从零开始，直到最后找到最合适的那一个。
1700211976
1700211977
安德森的实验室用两年的时间构建出500种不同的弹药输送器。“我们花了好多钱。”他说。幸好最后成功了。
1700211978
1700211979
但是这个过程太痛苦了，以致安德森意识到在致力于治愈癌症这样的重要工作之前，有一些更基础的问题需要解决，让搭配基因变得更容易。。因此，他决定尝试创造出能胜任这种工作的器材。
1700211980
1700211981
在一个阳光明媚、气候温暖的阵亡将士纪念日假期，大约二十多个人涌入黑客道场车库，聆听安德森号召程序员为他的克洛托软件〔9〕设计插件程序的宣讲会。克洛托这个名字来自最年轻命运三女神，即编织生命之线的女神。
1700211982
1700211983
围坐在长长的折叠桌旁的有一些生物黑客领域的新面孔。很多人是被艾瑞·金特里、提托·杨科夫斯基和约瑟夫·杰克逊上周在创造者大会上的演讲吸引过来的。他们的背景复杂多样，是极客圈子的一个缩影。其中，有在社区大学中具有生物试验室技术员资格的中年男子，也有来自美国能源部联合基因组研究院的计算生物学家，有对生物技术感兴趣的刚刚毕业的物理学学士，也有想鼓捣些新玩意儿的经验丰富的硅谷工程师。
1700211984
1700211985
这些爱鼓捣的人和玩客正是安德森正想努力拉拢入行的人。他描述了生物技术实验室是如何仍过度依赖手工操作的。经营“手工作坊”意味着工作进展缓慢，工作进展缓慢意味着成本高昂，而成本高昂则意味着，在可承担正常的经济成本之前，项目只能这么复杂。他说，但是“手工作坊”不一定非得恪守成规。电脑和机器人大可将遗传工程计划当中的每个湿实验都自动化。“一旦这成为现实，人们只要写程序就够了。”安德森这样告诉这群人。他现在需要程序员参与进来，因为大多数生物学家都习惯了在实验室里手工完成工作，缺少能够让自己轻松起来的编程技能。安德森将克洛托描述为“生物CAD”软件，CAD是computer-aided design的缩写，意为计算机辅助设计。CAD系统能做的事情不少，从通过3D仿真来对比客厅地毯的不同颜色，到设计芯片和宇宙飞船，都是常见的应用。安德森想利用克洛托去设计生物学家谨慎地称为“DNA构链”（DNA constructs and strains）的东西，这些东西其实就是不存在于自然界、有潜力改变世界的独特DNA链。他想建造出根据遗传学原理设计的复杂机器当然，他也想让建造过程简单一些。
1700211986
1700211987
不过，遗传系统的高度复杂性使合成生物学无法像电子工程一样简单直接。想要了解特定基因的具体功能，以及当它与其它基因嵌合时会发生什么变化，这需要在繁多的数据中认真研究，而研究人员才刚刚开始着手将这些数据绘制成表格。他不相信，通过计算机设计、搭建复杂的遗传工程机器这种事情，可以简单得像设计一个虚拟宜家厨房一样，只需要在屏幕上把组件拽过来放在合适的位置上就行了。但是安德森说，即便是生命中最错综复杂的系统，一点点修改也可能会让你有所收获。
1700211988
1700211989
“你会一直遇到你完全不懂的东西。”安德森告诉与会者。但是，就像电工为了完成一个电路板需要逐一尝试盒子里的每个元件一样，，有时候寻找合适的基因只需循着线索反复试验即可。“你几乎总是能在毫不知情的情况下，将寻找范围缩小，在这个范围内，你至少能找到一个有点用的东西。直觉这个玩意儿非常有用。”
1700211990
1700211991
安德森不相信，没有正常渠道的财政支持，业余玩家能够建起有如大学里的实验室那么功能齐备的车库实验室其中的老大难是，如何让车库实验室保持清洁。他在回想起自己尝试在家种兰花的经历后指出，在大学里组建湿实验室，用来鼓捣比公认难伺候的花卉更娇滴的生物，他可攒了不少经验。
1700211992
1700211993
“在家里面，我完全搞不定。”他跟我说：“我在家里根本不可能创造出充分无菌的条件……如果这一点不能改善，那在车库里做任何事都会很难。”
1700211994
1700211995
但是，在接下来的十年中，生物黑客可能并不需要拥有自己的实验室，除非他们想做生物实验取乐。相反，安德森预计，他们可以在咖啡馆做自己想做的任何生物黑客实验，在自己的笔记本电脑上用类似克洛托的软件设计遗传工程机器。
1700211996
1700211997
“当很多这类的工作开始被外包的时候，事情才可能会开始发生改变。”安德森说。现在，顾客已经能够从一些基因合成公司订购专门的短链DNA了，他们要做的只是在网页上键入他们所需的DNA序列，将订单加入虚拟购物车里。过几天，用塑料管子装好的DNA就能通过邮件送达顾客手中了。安德森说，对于一般大学实验室或者消费者来说，大规模合成DNA依旧成本颇高，所以他的学生仍旧陷于这些无比痛苦的组装工作中。
1700211998
1700211999
不过他相信，不仅合成DNA的成本会降低，这个过程的后半部分最终也能通过外包服务来解决。任何一种遗传工程项目里，实验室工作人员必须在合成的同时对产物进行分析，以确保产物与预期相同。目前，还没有公司能够提供廉价、标准化、集中化的分析服务。但是，安德森相信不久之后，创业公司或者一些大型生物技术服务商，会开始提供这样的服务。
[
上一页 ]
[ :1.70021195e+09 ]
[
下一页 ]