將科幻變成現實：Google X 部門的早期疾病檢測系統

有時，這些粒子很小，小到可以在血管中流動，並在危險來臨前發出警告。這是Andrew Conrad在結束一段輝煌的醫學研究生涯，於2013年3月加入Google X的想法，現在他正在將這想法付諸實踐。
整個項目在雷鋒網之前的文章《用納米顆粒在人體內尋找疾病》中有所介紹，本文是項目負責人Andrew Conrad的訪談。

簡單來講，Google X 正在建立一個可以通過吞嚥特製納米顆粒進行疾病早期檢測的系統，這種粒子可以依附到不同的細胞外周，從而鑑別疾病。在納米顆粒發現病變之後，會發出信號從而被智能手錶接收。這些疾病的早期警告可以使得潛在疾病對人體的傷害最小化。 Conrad認為，在不遠的未來，人們不管健康與否都將通過吞食這些藥丸並攜帶類似設備來為健康保駕護航。

Conrad的經歷讓我們不得不對他的想法給予充分重視。早在1990年代，這位分子生物學家就研發出一種HIV與其他病毒測試，大大減少了測試所需時間和血液量。在那之後，他以LabCorp首席科學家的身份繼續獨創性的研究，但是在與Google的Sergey Brin等人相處了一段時間之後，他決定跳槽到Google，並認為這個曾經誕生出自動駕駛汽車、Google Glass和Project Loon且資金充足的高級實驗室可以讓他實現更加大膽的想法。
以Conrad為首的Google X 生命科學科研組擁有​​100多名研究人員，包括一些出色的藥劑師、科學家、生物學家以及機器改進與數據挖掘方面的專家。更早期一點，Google宣布這個科研組正在進行一個175人（後期增加到更多人數）的基線研究（Baseline Study）項目，使用遺傳學和分子鑑定技術理解“健康”的含義，以便更早地檢測到疾病徵兆的變化。通過與斯坦福和MIT實驗室的良好合作，項目的範圍擴大。

另外一個項目是將細小的傳感器與電子元件嵌入隱形眼鏡中，測量淚腺的葡萄糖含量從而對糖尿病進行監測。如今已經50歲的Conrad留著金色的山羊胡，詼諧風趣，還是一名衝浪狂熱愛好者。很少接受訪問的他，在BACKCHANNEL的採訪中，介紹了他的新項目以及他的團隊在Google X所做的工作。

你曾說正在進行一項雄心勃勃的項目，關於納米顆粒、可穿戴設備以及大量的數據。這是你來到Google X的原因嗎？

他們希望我在這繼續這項項目。醫療保健是一個宏大的問題，而Google X 的使命就是解決這些大問題。 Brin說服我來嘗試些瘋狂的東西，做一些大改變。

你肯定有很多選擇機會
當時我沒有失業，也沒有額外的擔心，事實上，日子過得還不錯。但是這是一個可以將我的所見所想付諸實踐並作出改變的機會。我們知道要找一個搭檔，而我考慮Google X 是因為它是一個很好的平台。我們想要做些不同的東西。怎麼才能做出非常不同尋常的東西呢？這對我們來說非常有趣並有挑戰性。

但是失敗的機率也同時非常大，對嗎？

對的，但是此時此刻，失敗並不能嚇到我。即使失敗我也還能做一個快樂的退休的老傢伙，回到家沖沖浪。所以相比可以真正做些能改變世界的事，這個冒險根本就不算什麼。

這個項目是怎麼開始的？

在過去的兩千年裡， 醫療保健一直是人們在生病之後去看醫生，醫生檢查聽診，然後寫副藥方或者做些手續就讓你回家了。如果是非常嚴重的疾病，通常我們都是在非​​常虛弱時才會看醫師。事實上，大部分癌症都在臨床表現已經十分明顯的晚期才被診斷出來。若在早期可以診斷出，很多癌症的治愈率可以達到百分之九十。而在晚期，癌症的存活率只有百分之五到十。我們診斷出的時間是錯的。類同於當你的車壞了，而你只給它換了油。如果飛機或者汽車這類複雜的設施，預防性的維護無疑更合適。然而在醫學中我們反而忽略了它。因此我們需要嘗試能不能改變醫療保健系統，從被動變主動。
您是如何開始的呢？

首先要知道疾病通常在臨床表現之前很久就開始了，通常是很細微不常見的表現。大多數情況下，病人並不會感覺不適。也就是說要疾病監測要連續不間斷。因為如果只是在看醫生的時候每年測一次，你可能會錯過疾病早發現的機會。因此，我們必須要做一個可以持續監測與測量的設備。由於它的不間斷性，它必須是人們可穿戴的東西。

因此解決方法就是，等你感覺胸腔有腫塊時再去看醫生，並且通過非侵入式設備持續監測生物標記。通過將電子元件微型化可以做到這點。我們可以製作一個擁有三百或六百個晶體管丁點大的電腦芯片，或者使納米顆粒功能化。納米顆粒是分子或者細胞量級，也是目前可製作的最小的機械。但是兩千年來，我們僅僅在器官或者生物量級研究醫藥，這就像從飛機上看一個城市，知道哪有個塔，哪有條河，而很難理解其中的文化。當看待這個系統時也是這樣的，你可以看到這是個複雜的系統，但是除非你可以足夠精細，你不會想像出它是怎麼運作的。

這時我們開始意識到，運用納米技術、微型電子持續測量生物參數是完全可行的。因此，我們不用再去醫生那，聽醫生說，“讓我來採個血，三天后就知道哪出了毛病”。 我們應用星際迷航為導向，因為裡面有個名為Tricorder（三錄儀）的電腦，你與它交流而它可以回答任何問題。這也是我們在Google X的訴求，我們所希望的是建立一個Tricorder。

您可以描述下您的系統嗎？

它基本是這樣運行的：你吞服下一粒有納米顆粒的膠囊，它們被你的身體吸收，並進入你的循環系統。它們比一個紅細胞的兩千分之一還要小，因此可以透過身體，穿過血液，進入你的淋巴系統。這些粒子十分溫和，FDA曾批准納米顆粒應用於成像等用途，因為它們僅僅由氧化鐵構成，就像人們平時吃的每日一片的補鐵藥片一樣。此外，它們外表有由蛋白質、氨基酸與DNA構成的特殊塗層，可以與特殊的目標細胞綁定。

它們在體內不會帶來意想不到的後果？

不會。這樣的顆粒實際上經過了很長時間的測試，都被證明是安全的。訣竅就在於它們的表面裝飾了智能分子，能讓它們做更智能的事。
你說的是裝飾納米顆粒，我還聽過“塗漆”這個詞。我不太理解如何給納米顆粒塗漆的。

是通過化學過程來實現的。納米顆粒的核心是氧化鐵，你看不到單個的粒子，但是你把一勺粒子扔進一個聚合物中，像是塗漆，它就會塗在外部。在外部進行塗漆讓它能夠附加在其他表面上。

所以是說有一個通用的納米顆粒，可以針對不同的疾病標誌在它表面塗上不同的材料。

是的。你可以使用這些納米顆粒來檢測不同的東西，像是癌細胞，或者可以用它們來測量常見分子。比如，在一種情況下我們會在納米顆粒上添加一個可以發現鈉的塗層，鈉是一種極為常見的分子但是在腎臟疾病中非常重要。當鈉分子進入納米顆粒時，會使納米顆粒以一種不同的顏色發出熒光。在你的手腕上有監測這些變化的設備，我們可以看到它們的發光顏色，以及分辨鈉的濃度。在另一種情況下，通過你手腕上的磁鐵，可以分辨出這些納米顆粒是否綁定到癌細胞上。 這使我們能夠讓這些使者在城市中行走，然後把它們都帶回一個集中的地方並詢問它們看到了什麼，做了什麼，遇到了什麼。 設想一下這就是我們試圖了解城市文化的方式。

當你召喚這些顆粒回來的時候，手腕上不會出現“交通堵塞”嗎？

不會。兩千個顆粒才有一個紅細胞的大小。在任何時候都有數百萬的紅細胞穿過你的手腕。如果我們能得到你吃下去的藥中的所有納米顆粒，也許會有一些微小的影響。還有一些超級順磁體（ para-magnetic）的納米顆粒，它們是氧化鐵。當你拿走磁鐵時，它們不會保留磁性，只會飄散回風中。你把它們帶回手腕的頻率，比方說，只有一天一個小時，或者可以每小時一分鐘。這取決於你想使用的算法。

那誤報呢？

這可以追溯到我們的基線研究。我們查看成千上萬正常、健康的人，我們將衡量一切能想到的東西來解答這些問題，比如一個正常健康的人應該有多少個癌症細胞，0個？ 1個？或10個？我並不知道。因為每時每刻我們的體內可能都有癌症，只是免疫系統扼殺了它。所以如果你真的想要變得主動，就需要知道一些基礎事實。基線研究正在招募幾千個極其健康的人，測量所有這些指標，然後把設備安在他們身上，以確保當我們在尋找從健康轉向疾病的人時，我們知道做什麼。
你們已經做了多少了？

謙虛地說，我們已經做了很多。我們有充分的信心說這項工作能有效進行。在我們的Google設施中，我們已經可以在非常智能的人工系統中打造這些納米顆粒、裝飾它們，證明它們能綁定到我們想要綁定到的東西上。我們已經製造了這些模型手臂，讓假血通過它們然後讓設備嘗試檢測這些納米顆粒。我們非常善於集中和檢測納米顆粒。我們也很擅長於確保這些顆粒只綁定到癌細胞上，而不是其他的細胞上。你了解我剛才說的鈉實驗了嗎？那就是我在談論的真實的數據。我們已經打造出可以測量小型分子的顆粒。

所以你是說在這個系統的四部分——運輸、瞄準、檢測和計算中，每個概念都得到了驗證？

是的。我們有非常讓人信服的實驗，演示了每一個部分。

那麼關於協同工作呢？

許多都能協同工作。在過去幾天我已經和斯坦福大學的Sam Gambhir博士和MIT的Robert Langer博士聊過。他們都對這個項目感到興奮，但是強調了在運輸、檢測和其他方面仍然存在的挑戰。從長遠來說他們很看好，但是對於你在說的東西還沒有明確表示。
我沒有任何確切的答案。活體外（實驗室測試）論證原則和活體內（在活體中測試）之間還有很長的一段距離。 Gambhir和Langer都在和我們合作活體內的部分。我們在活體外部分已經竭盡所能了。我們知道多數都能有效：我們已經變得非常善於納米顆粒裝飾，善於集中它們以及理解它們在磁場中如何表現。仍然有無數瘋狂的事情在人們身上發生，要把藥用於人們還有很長一段距離，這必須在公開的環境中進行，因為我們將要做實驗，人們將在我們的基線研究中戴上這些設備。不過我認為我們只要等幾年，而不是數十年。

不會首先在動物身上實驗嗎？

這種情況下並不需要，這些藥都是眾所周知的。我認為我們有很明顯的證據表明，這個理念似乎是有可能的，甚至是很可信的。但是我們仍有很長的路要走，這也是為什麼我們要和MIT和斯坦福大學合作。現在已經有醫院、醫生以及民眾開始思考這項工作如何進行。最終我們會發現更大的合作夥伴，能把它帶入下個階段。

已經申請專利了嗎？

是的。這也是為什麼我們要談論這個。已經有大量的專利詳細描述了我們在談論的東西，將會在下個月左右公開。
這似乎表明了你會如何對這些研究進展進行變現，Google X的長遠項目也會這樣，你會對它進行授權？

是的。我們對隱形眼鏡就做了同樣的事。我們授權給了Novartis。這對於兩方來說都很有利。他們正擅長於此，使用隱形眼鏡、藥物和診斷然後為世界帶來進步。


你預計這個過程中會有什麼阻力嗎？我可以想像有人會說：“我可不打算讓Google在我的血裡放東西”。

記住，大部分理智的人一直都會讓藥品公司在他們的血液裡放東西的。你認為當你吞下一個藥片的時候會發生什麼？
但我們是有反應地做這件事。我頭痛了，於是我吃藥。我得了癌症，於是我做化療。這和要一個健康的人吃一片藥，然後說“這東西會看著你”，這是不一樣的。

你說得很對，想想第一批會戴這個的人……

是的，Sergey和Peter Thiel

這很有趣。但是第一批用這個的人可能會有乳腺癌，並且她們會擔心復發，因為這些女性中有一半的人會在5年內復發。如果這會發生的話，難道你不想提早知道嗎？用僅僅一次化療代替八次化療難道不好嗎？ 我打賭很多患有乳腺癌的女性都會願意吞下這個。想像一下會有報導說當女性用了這個設備後，我們能夠在8個月後監測到復發，因而這些女性的治療比以往的診斷要高47%。我相信很多人都會這麼做的。之後可能就會是那些有高風險患乳腺癌的女性說：“即便你之前沒有用，你現在應該用它的”。這就是為什麼我們要進行合作，因為有很多優秀的醫療保健公司想要推廣這個概念。我們將成為這項極具顛覆性和革新性技術的發明人，然後我們會尋求合作者一起進行推廣。

除了鎖定和偵測已知的疾病，這套系統還可以帶來哪些好處？
如果我們和合作夥伴進行合作，能夠限制腫塊中納米級的粒子，也許我們也可以因此避免它們，是不是？

這在你們的發展計劃中嗎？

是的，Google X 生命科學的任務就是將醫療保健從被動變為主動。最終，能夠阻止疾病發生並通過這種方式來提高人們的平均壽命，讓人們活得更久，活得更健康。

這聽起來和Google的另一個健康項目Calico有些重疊了，你們在和他們合作嗎？

有差別，Calico的任務是提升人們的最高的壽命，通過開發出延緩衰老的方式讓人活更久。我們的任務是通過避免那些會讓人們早逝的疾病，來讓人活得更久。

基本來說就是你們讓我活得夠長，這樣Calico的東西就能開始生效？

正是這樣。我們幫你讓你獲得夠長的壽命，這樣Calico能讓你活得更久。並且我認為Google最棒的地方就在於當著手解決一個問題時，比如醫療健康，能通過一些神奇的方式真正在背後施力。

你們收集的所有信息最後會被集合到某處進行分析，用來提出一些新的見解嗎？
當然，想像一下斯坦福里的每個病人都會用這個設備。這種能夠了解人們情況的能力，提供的病人的分子廓線，都能用來讓醫生們做決定，這同通過其他描述來做決定完全不同。醫師們現在有權這樣說：“如果你某個東西有百分之17的升高，這會有任何實質的、臨床的影響嗎？讓我看看去年有百分之17的人的情況。哦，你看，沒有人有任何臨床的後遺症，這可能僅僅是系統中的一個噪聲”。這很令人驚喜。

到現在為止，你在Google工作了差不多有2年了，你有沒有覺得在這里工作比在其他機構或者醫藥實驗室有什麼明顯的不同？

到明年3月份我就工作滿兩年了，在這19個月中，我們已經僱傭了超過100名科學家做這項工作。我們能夠建造定制的實驗室，買到生產納米粒子的設備，並且能裝修和使用它們。我們能夠和MIT、斯坦福和杜克大學建立起合作。我們能同像Navartis這樣的公司製定協議和合作。我們還能開展像基線實驗這樣的實驗，這在其他地方得花上10年。


並且你們不用讓員工花大把大把時間在申請撥款上​​。

是的，我們不用。財政很充足，儘管我們可能會和其他人一樣，在花錢上會謹慎並充分考慮。但是我們並不怕花錢。只要你在進行崇高的嘗試，失敗也沒什麼大不了。人們會朝著愚蠢的嘗試皺眉，但如果是足夠勇敢和智慧的嘗試，失敗事實上是一份祝福，因為通常我們從失敗上學到的比成功上學到的要多。如果10年前我告訴你我要生產一台能夠進行複雜計算的計算機，有內置的無線電設備，有很多不同的感應器，並且全都集中在一個小片裡，你肯定會嘲笑我的，是不是？即便我告訴你在未來的10年我做得到，你還是會嘲笑我的。

所以10年後我的手腕上會有這個？

啊，是的。

真的嗎？

人們會希望是這樣的，我也是。

那5年內會怎樣呢？

我想我們會找到合作夥伴，他們在接下來幾年會開始做這件事。是的，我想我們還差幾年。這是一個龐大的項目，並且它的目標也很崇高——阻止疾病發生而不僅僅是試著找到治療的方法。這就像是我們想給你建造一座防火材料構成的房子，而不是給你提供大量的滅火器。 通過微型的電子，通過了解如何使用納米粒子，通過基線實驗得到實況信息，我們有機會創造許多許多設備，在醫療健康領域進行大量革新也變得那麼合乎情理。
我還有一件事想說，這個納米粒子偵測、隱形眼鏡和基線實驗都分別是不同的項目，但這些項目都是一個計劃的表現形式。這之中的任何一個東西都讓人著迷，並且聽起來相當科幻，但我們實際上進行得相當有條不紊。我們在發起一個和許多強大機構的合作，這其中包括大學、醫療健康提供商和醫藥公司。通過這種和高人合作的哲學，我們能提升我們的影響力，並且我們可以有機會讓這艘戰艦調轉方向。因為每次我們選擇和那些迷人的伙伴合作，如斯坦福、哈佛、杜克和Novartis，我們所處的有點像是柔道一樣的系統中的一部分，我們抓住慣性，然後把它們翻轉過來。他們都是認真的參與者，而我們只是新人，但我們也在試著擁有遠大夢想，試著努力工作來在這整個系統中起一些作用。

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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：张驰