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电子工程师到基因工程师:DNA就是操作系统?

 长庆wcqjs 2015-02-28
英特尔(Intel)、微软(Microsoft)与Autodesk等几家业界巨擘纷纷低调地投资于“可编程”的生物有机体领域——结合生物学与电子产品。然而,这三家公司还得加紧赶上该领域中既有的Microbial Robotics LLC,该公司已经开发出针对工业与医疗用的 ViruBots 和 BactoBots 等“微型机器人”了。

ViruBots和BactoBots正是基于可编程的生物有机体(病毒和细菌),能够用于执行人类无法涉入的任务,例如清除废水中的毒素、搜寻并杀死癌细胞、产生无污染的燃料以及开发新的混合生物/电子材料。

根据Microbial Robotics CEO Jason Barkeloo表示,该公司至今已经成立了八家子公司,针对特定的环境与医疗领域推出相关解决方案,但英特尔、微软和Autodesk则是因为电子产业的利润缩水以及半导体产业即将在2028年发展到极限,才在此时进军这个领域。

“操纵DNA链上的核酸碱基配对(A、T、C、G)相当于二进制编程,”Barkeloo表示,“细菌和病毒可说是硬件,而DNA就是操作系统,基因则是应用软件。”

Microbial Robotics的独特之处在于增加了一项生物形式的“数字版权管理”(DRM),称为“基因版权管理”(Gene Rights Management;GeRM),亦即为BactoBots与ViruBots产品中增加一项有关商业机密的“密钥”分子。如果少了这个“密钥”,那么BactoBots和ViruBots都会停止生长与复制,最终导致死亡。

Microbial Robotics利用20世纪后才出现的合成生物学,让工程师模仿自然选择,以几个月的时间编程自然界得花上数十亿年时间进化的生物体。最终的目的在于使工程师可从头开始创建生物体——简单的有机化学。不过,Microbial Robotics目前的方式是利用现有的细菌和病毒,然后插入自家的DNA,使其执行一些新的任务,如纯净水质、减少疾病、产生无污染的燃料,以及建立治疗方法与开发新材料。

(电子工程专辑)Microbial Robotics透过编程活性病毒,使其得以用于搜寻并杀死癌细胞,或执行其他许多治疗与诊断任务。(来源:Microbial Robotics)


除了销售相关技术解决方案以外,Microbial Robotics还为客户提供开发自家ViruBots与BactoBots的训练课程,因此,该公司在全球已经拥有多家客户了。一旦客户采用了 GeRM 系统,BactoBots与ViruBots都会受到免于遭窃或复制的保护。遗憾的是购买Microbial Robotics IP的公司却不一定要采用 GeRM 系统。而且,客户还可能利用这套系统从头打造有机体,以及生产“基因改造生物”(GMO)作物。

“我们目前并未针对植物进行GMO,而只进行细菌(BactoBots)和病毒(ViruBots)的基因改造,”Barkeloo表示,“至今,只有Craig Venter曾经宣称能从无到有打造生物体。而且,目前还只限于学术界,业界要能实现从头开始打造的理想还有很长远的时间。透过修改与调整自然界历经几百万年才完成的有机体,可能会更容易些。而且我们只是些微调整,使其得以执行一些人性化的任务,这就是我所谓的『进化工程』(evolutionary engineering)”。

Microbial Robotics已经打开了这个潘多拉的盒子,如今电子产业的领导厂商也注意到了这一点,他们希望能进一步结合电子学与遗传学。Autodesk计划以其刚导入beta测试的Project Cyborg与Microbial Robotics展开直接竞争。他们认为Microbial Robotics所展示的成果与Autodesk为电子工程师提供的工具十分类似,可望也提供给基因工程师使用。

英特尔则进一步建立一套系统,可让现有的电子工程师变身为基因工程师。英特尔的第一个计划是与西雅图华盛顿大学教授Eric Klavins的合成生物实验室合作,在针对普适运算(Pervasive Computing)的英特尔科学与技术中心(ISTC)所开发的Smart Wet Lab Assistant。这套Smart Wet Lab Assistant及其前身——Klavins的Aquarium计划,利用英特尔的技术记录实验成功的每一个环节,让英特尔能够准确地教导电子工程师在几周内成为基因工程师。根据Klavins表示,这些工具还可以让英特尔能够以可编程的生物有机体准确地再造其结果,在未来用于电子产品装置中。

(电子工程专辑)
位于华盛顿大学的英特尔科学与技术中心开发出Smart Wet Lab Assistant。(来源:Microbial Robotics)

另一方面,微软研究院(Microsoft Research)正为其细胞基因工程(GEC)打造工具组。微软在这方面十分保密,仅透露计划建立使用模块化生物元素(主要是基因与蛋白质)的精密仿真器,为工业生物科技与农业开发新的生物有机体。


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