将科幻变成现实：Google X部门的早期疾病检测系统

有时，这些粒子很小，小到可以在血管中流动，并在危险来临前发出警告。这是Andrew Conrad在结束一段辉煌的医学研究生涯，于2013年3月加入 Google X的想法，现在他正在将这想法付诸实践。

整个项目在雷锋网之前的文章《 用纳米颗粒在人体内寻找疾病 》中有所介绍，本文是项目负责人Andrew Conrad的访谈。

简单 来讲， Google X 正在建立一个可以通过吞咽特制 纳米颗粒 进行疾病早期检测的系统，这种粒子可以依附到不同的细胞外周，从而鉴别疾病。在 纳米颗粒 发现病变之后，会发出信号从而被 智能手表 接收。这些疾病的早期警告可以使得潜在疾病对人体的伤害最小化。Conrad认为，在不远的未来，人们不管健康与否都将通过吞食这些药丸并携带类似设备来为健康保驾护航。

Conrad的经历让我们不得不对他的想法给予充分重视。早在1990年代，这位分子生物学家就研发出一种HIV与其他病毒测试，大大减少了测试所需时间和血液量。在那之后，他以LabCorp首席科学家的身份继续独创性的研究，但是在与Google的Sergey Brin等人相处了一段时间之后，他决定跳槽到Google，并认为这个曾经诞生出 自动驾驶汽车 、 Google Glass 和 Project Loon且资金充足的高级实验室可以让他实现更加大胆的想法。

以Conrad为首的Google X 生命科学科研组拥有100多名研究人员，包括一些出色的药剂师、科学家、生物学家以及机器改进与数据挖掘方面的专家。更早期一点，Google宣布这个科研组正在进行一个175人（后期增加到更多人数）的基线研究（Baseline Study）项目，使用遗传学和分子鉴定技术理解“健康”的含义，以便更早地检测到疾病征兆的变化。通过与斯坦福和MIT实验室的良好合作，项目的范围扩大。

另外一个项目是将细小的传感器与电子元件嵌入隐形眼镜中，测量泪腺的葡萄糖含量从而对糖尿病进行监测。如今已经50岁的Conrad留着金色的山羊胡，诙谐风趣，还是一名冲浪狂热爱好者。很少接受访问的他，在BACKCHANNEL的采访中，介绍了他的新项目以及他的团队在Google X所做的工作。

你 曾说正在进行一项雄心勃勃的项目，关于纳米颗粒、 可穿戴设备 以及大量的数据。这是你来到Google X的原因吗？

他们希望我在这继续这项项目。医疗保健是一个宏大的问题，而Google X 的使命就是解决这些大问题。Brin说服我来尝试些疯狂的东西，做一些大改变。

你肯定有很多选择机会

当时我没有失业，也没有额外的担心，事实上，日子过得还不错。但是这是一个可以将我的所见所想付诸实践并作出改变的机会。我们知道要找一个搭档，而我考虑Google X 是因为它是一个很好的平台。我们想要做些不同的东西。 怎么才能做出非常不同寻常的东西呢？这对我们来说非常有趣并有挑战性。

但是失败的几率也同时非常大，对吗？

对的，但是此时此刻，失败并不能吓到我。即使失败我也还能做一个快乐的退休的老家伙，回到家冲冲浪。所以相比可以真正做些能改变世界的事，这个冒险根本就不算什么。

这个项目是怎么开始的？

在过去的两千年里， 医疗保健一直是人们在生病之后去看医生，医生检查听诊，然后写副药方或者做些手续就让你回家了。如果是非常严重的疾病，通常我们都是在非常虚弱时才会看医师。事实上，大部分癌症都在临床表现已经十分明显的晚期才被诊断出来。若在早期可以诊断出，很多癌症的治愈率可以达到百分之九十。而在晚期，癌症的存活率只有百分之五到十。我们诊断出的时间是错的。类同于当你的车坏了，而你只给它换了油。如果飞机或者汽车这类复杂的设施，预防性的维护无疑更合适。然而在医学中我们反而忽略了它。因此我们需要尝试能不能改变医疗保健系统，从被动变主动。

您是如何开始的呢？

首先要知道疾病通常在临床表现之前很久就开始了，通常是很细微不常见的表现。大多数情况下，病人并不会感觉不适。也就是说要疾病监测要连续不间断。因为如果只是在看医生的时候每年测一次，你可能会错过疾病早发现的机会。因此，我们必须要做一个可以持续监测与测量的设备。由于它的不间断性，它必须是人们可穿戴的东西。

因此解决方法就是，等你感觉胸腔有肿块时再去看医生，并且通过非侵入式设备持续监测生物标记。通过将电子元件微型化可以做到这点。我们可以制作一个拥有三百或六百个晶体管丁点大的电脑芯片，或者使纳米颗粒功能化。纳米颗粒是分子或者细胞量级，也是目前可制作的最小的机械。但是两千年来，我们仅仅在器官或者生物量级研究医药，这就像从飞机上看一个城市，知道哪有个塔，哪有条河，而很难理解其中的文化。当看待这个系统时也是这样的，你可以看到这是个复杂的系统，但是除非你可以足够精细，你不会想象出它是怎么运作的。

这时我们开始意识到，运用纳米技术、微型电子持续测量生物参数是完全可行的。因此，我们不用再去医生那，听医生说，“让我来采个血，三天后就知道哪出了毛病”。 我们应用星际迷航为导向，因为里面有个名为Tricorder（三录仪）的电脑，你与它交流而它可以回答任何问题 。这也是我们在Google X的诉求，我们所希望的是建立一个Tricorder。

您可以描述下您的系统吗？

它基本是这样运行的：你吞服下一粒有纳米颗粒的胶囊，它们被你的身体吸收，并进入你的循环系统。它们比一个红细胞的两千分之一还要小，因此可以透过身体，穿过血液，进入你的淋巴系统。这些粒子十分温和，FDA曾批准纳米颗粒应用于成像等用途，因为它们仅仅由氧化铁构成，就像人们平时吃的每日一片的补铁药片一样。此外，它们外表有由蛋白质、氨基酸与DNA构成的特殊涂层，可以与特殊的目标细胞绑定。

它们在体内不会带来意想不到的后果？

不会。这样的颗粒实际上经过了很长时间的测试，都被证明是安全的。诀窍就在于它们的表面装饰了智能分子，能让它们做更智能的事。

你说的是装饰纳米颗粒，我还听过“涂漆”这个词。我不太理解如何给纳米颗粒涂漆的。

是通过化学过程来实现的。纳米颗粒的核心是氧化铁，你看不到单个的粒子，但是你把一勺粒子扔进一个聚合物中，像是涂漆，它就会涂在外部。在外部进行涂漆让它能够附加在其他表面上。

所以是说有一个通用的纳米颗粒，可以针对不同的疾病标志在它表面涂上不同的材料。

是的。你可以使用这些纳米颗粒来检测不同的东西，像是癌细胞，或者可以用它们来测量常见分子。比如，在一种情况下我们会在纳米颗粒上添加一个可以发现钠的涂层，钠是一种极为常见的分子但是在肾脏疾病中非常重要。当钠分子进入纳米颗粒时，会使纳米颗粒以一种不同的颜色发出荧光。在你的手腕上有监测这些变化的设备，我们可以看到它们的发光颜色，以及分辨钠的浓度。在另一种情况下，通过你手腕上的磁铁，可以分辨出这些纳米颗粒是否绑定到癌细胞上。 这使我们能够让这些使者在城市中行走，然后把它们都带回一个集中的地方并询问它们看到了什么，做了什么，遇到了什么。 设想一下这就是我们试图了解城市文化的方式。

当你召唤这些颗粒回来的时候，手腕上不会出现“交通堵塞”吗？

不会。两千个颗粒才有一个红细胞的大小。在任何时候都有数百万的红细胞穿过你的手腕。如果我们能得到你吃下去的药中的所有纳米颗粒，也许会有一些微小的影响。还有一些超级顺磁体（ para-magnetic）的纳米颗粒，它们是氧化铁。当你拿走磁铁时，它们不会保留磁性，只会飘散回风中。你把它们带回手腕的频率，比方说，只有一天一个小时，或者可以每小时一分钟。这取决于你想使用的算法。

那误报呢？

这可以追溯到我们的基线研究。我们查看成千上万正常、健康的人，我们将衡量一切能想到的东西来解答这些问题，比如一个正常健康的人应该有多少个癌症细胞，0个？1个？或10个？我并不知道。因为每时每刻我们的体内可能都有癌症，只是免疫系统扼杀了它。所以如果你真的想要变得主动，就需要知道一些基础事实。基线研究正在招募几千个极其健康的人，测量所有这些指标，然后把设备安在他们身上，以确保当我们在寻找从健康转向疾病的人时，我们知道做什么。

你们已经做了多少了？

谦虚地说，我们已经做了很多。我们有充分的信心说这项工作能有效进行。在我们的Google设施中，我们已经可以在非常智能的人工系统中打造这些纳米颗粒、装饰它们，证明它们能绑定到我们想要绑定到的东西上。我们已经制造了这些模型手臂，让假血通过它们然后让设备尝试检测这些纳米颗粒。我们非常善于集中和检测纳米颗粒。我们也很擅长于确保这些颗粒只绑定到癌细胞上，而不是其他的细胞上。你了解我刚才说的钠实验了吗？那就是我在谈论的真实的数据。我们已经打造出可以测量小型分子的颗粒。

所以你是说在这个系统的四部分——运输、瞄准、检测和计算中，每个概念都得到了验证？

是的。我们有非常让人信服的实验，演示了每一个部分。

那么关于协同工作呢？

许多都能协同工作。在过去几天我已经和斯坦福大学的Sam Gambhir博士和MIT的Robert Langer博士聊过。他们都对这个项目感到兴奋，但是强调了在运输、检测和其他方面仍然存在的挑战。从长远来说他们很看好，但是对于你在说的东西还没有明确表示。

我没有任何确切的答案。活体外（实验室测试）论证原则和活体内（在活体中测试）之间还有很长的一段距离。Gambhir和Langer都在和我们合作活体内的部分。我们在活体外部分已经竭尽所能了。我们知道多数都能有效：我们已经变得非常善于纳米颗粒装饰，善于集中它们以及理解它们在磁场中如何表现。仍然有无数疯狂的事情在人们身上发生，要把药用于人们还有很长一段距离，这必须在公开的环境中进行，因为我们将要做实验，人们将在我们的基线研究中戴上这些设备。不过我认为我们只要等几年，而不是数十年。

不会首先在动物身上实验吗？

这种情况下并不需要，这些药都是众所周知的。我认为我们有很明显的证据表明，这个理念似乎是有可能的，甚至是很可信的。但是我们仍有很长的路要走，这也是为什么我们要和MIT和斯坦福大学合作。现在已经有医院、医生以及民众开始思考这项工作如何进行。最终我们会发现更大的合作伙伴，能把它带入下个阶段。

已经申请专利了吗？

是的。这也是为什么我们要谈论这个。已经有大量的专利详细描述了我们在谈论的东西，将会在下个月左右公开。

这似乎表明了你会如何对这些研究进展进行变现，Google X的长远项目也会这样，你会对它进行授权？

是的。我们对隐形眼镜就做了同样的事。我们授权给了Novartis。这对于两方来说都很有利。他们正擅长于此，使用隐形眼镜、药物和诊断然后为世界带来进步。

你预计这个过程中会有什么阻力吗？我可以想象有人会说：“我可不打算让Google在我的血里放东西”。 

记住，大部分理智的人一直都会让药品公司在他们的血液里放东西的。你认为当你吞下一个药片的时候会发生什么？ 

但我们是有反应地做这件事。我头痛了，于是我吃药。我得了癌症，于是我做化疗。这和要一个健康的人吃一片药，然后说“这东西会看着你”，这是不一样的。

你说得很对，想想第一批会戴这个的人……

是的，Sergey和Peter Thiel

这很有趣。但是第一批用这个的人可能会有乳腺癌，并且她们会担心复发，因为这些女性中有一半的人会在5年内复发。如果这会发生的话，难道你不想提早知道吗？用仅仅一次化疗代替八次化疗难道不好吗？ 我打赌很多患有乳腺癌的女性都会愿意吞下这个 。想象一下会有报道说当女性用了这个设备后，我们能够在8个月后监测到复发，因而这些女性的治疗比以往的诊断要高47%。我相信很多人都会这么做的。之后可能就会是那些有高风险患乳腺癌的女性说：“即便你之前没有用，你现在应该用它的”。这就是为什么我们要进行合作，因为有很多优秀的医疗保健公司想要推广这个概念。我们将成为这项极具颠覆性和革新性技术的发明人，然后我们会寻求合作者一起进行推广。

除了锁定和侦测已知的疾病，这套系统还可以带来哪些好处？

如果我们和合作伙伴进行合作，能够限制肿块中纳米级的粒子，也许我们也可以因此避免它们，是不是？

这在你们的发展计划中吗？

是的，Google X 生命科学的任务就是将医疗保健从被动变为主动。最终，能够阻止疾病发生并通过这种方式来提高人们的平均寿命，让人们活得更久，活得更健康。

这听起来和Google的另一个健康项目Calico有些重叠了，你们在和他们合作吗？

有差别，Calico的任务是提升人们的最高的寿命，通过开发出延缓衰老的方式让人活更久。我们的任务是通过避免那些会让人们早逝的疾病，来让人活得更久。

基本来说就是你们让我活得够长，这样Calico的东西就能开始生效？

正是这样。我们帮你让你获得够长的寿命，这样Calico能让你活得更久。并且我认为Google最棒的地方就在于当着手解决一个问题时，比如医疗健康，能通过一些神奇的方式真正在背后施力。

你们收集的所有信息最后会被集合到某处进行分析，用来提出一些新的见解吗？

当然，想象一下斯坦福里的每个病人都会用这个设备。这种能够了解人们情况的能力，提供的病人的分子廓线，都能用来让医生们做决定，这同通过其他描述来做决定完全不同。医师们现在有权这样说：“如果你某个东西有百分之17的升高，这会有任何实质的、临床的影响吗？让我看看去年有百分之17的人的情况。哦，你看，没有人有任何临床的后遗症，这可能仅仅是系统中的一个噪声”。这很令人惊喜。

到现在为止，你在Google工作了差不多有2年了，你有没有觉得在这里工作比在其他机构或者医药实验室有什么明显的不同？

到明年3月份我就工作满两年了，在这19个月中，我们已经雇佣了超过100名科学家做这项工作。我们能够建造定制的实验室，买到生产纳米粒子的设备，并且能装修和使用它们。我们能够和MIT、斯坦福和杜克大学建立起合作。我们能同像Navartis这样的公司制定协议和合作。我们还能开展像基线实验这样的实验，这在其他地方得花上10年。

并且你们不用让员工花大把大把时间在申请拨款上。

是的，我们不用。财政很充足，尽管我们可能会和其他人一样，在花钱上会谨慎并充分考虑。但是我们并不怕花钱。只要你在进行崇高的尝试，失败也没什么大不了。人们会朝着愚蠢的尝试皱眉，但如果是足够勇敢和智慧的尝试，失败事实上是一份祝福，因为通常我们从失败上学到的比成功上学到的要多。如果10年前我告诉你我要生产一台能够进行复杂计算的计算机，有内置的无线电设备，有很多不同的感应器，并且全都集中在一个小片里，你肯定会嘲笑我的，是不是？即便我告诉你在未来的10年我做得到，你还是会嘲笑我的。

所以10年后我的手腕上会有这个？

啊，是的。

真的吗？

人们会希望是这样的，我也是。

那5年内会怎样呢？

我想我们会找到合作伙伴，他们在接下来几年会开始做这件事。是的，我想我们还差几年。这是一个庞大的项目，并且它的目标也很崇高——阻止疾病发生而不仅仅是试着找到治疗的方法。这就像是 我们想给你建造一座防火材料构成的房子，而不是给你提供大量的灭火器。 通过微型的电子，通过了解如何使用纳米粒子，通过基线实验得到实况信息，我们有机会创造许多许多设备，在医疗健康领域进行大量革新也变得那么合乎情理。

我还有一件事想说，这个纳米粒子侦测、隐形眼镜和基线实验都分别是不同的项目，但这些项目都是一个计划的表现形式。这之中的任何一个东西都让人着迷，并且听起来相当科幻，但我们实际上进行得相当有条不紊。我们在发起一个和许多强大机构的合作，这其中包括大学、医疗健康提供商和医药公司。通过这种和高人合作的哲学，我们能提升我们的影响力，并且我们可以有机会让这艘战舰调转方向。因为每次我们选择和那些迷人的伙伴合作，如斯坦福、哈佛、杜克和Novartis，我们所处的有点像是柔道一样的系统中的一部分，我们抓住惯性，然后把它们翻转过来。他们都是认真的参与者，而 我们只是新人，但我们也在试着拥有远大梦想，试着努力工作来在这整个系统中起一些作用 。

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