1、我们体内迷人的“细菌宇宙”

或许你没有注意到，你身体里的细菌比银河系中的星星还要多。这迷人的“细菌宇宙”是我们身体健康不可缺少的组成部分，而高科技的迅速发展，允许我们像处理计算机程序一样处理这些细菌。

这张图看起来像是某种体育运动的示意图，但它实际上是生物学家开发的第一个细菌程序。就像写软件代码那样，我们可以依据不同的算法来输出和撰写DNA序列，并在细菌内部编写程序，这个程序做的事情就是按照一定的节奏生产荧光蛋白，并生成一个小分子，让细菌可以彼此联系，实现信息同步。这个成长中的菌落，和人类头发的宽度差不多大小。

但我们看不到基因程序是如何指导这些细菌各自产生小分子的，这些分子在数千个细菌个体之间游移，告诉细菌什么时候开启和关闭相应的功能。在这个尺度下，细菌同步表现得很好。由于这些分子的移动速度非常快，在比较大的菌落里，将导致在相距较远的细菌个体间产生传导波动。

2、“群体感应”现象影响了遗传程序

我们的遗传程序依赖于一种叫做“群体感应”的自然现象，一旦菌落达到临界密度，细菌之间就会开始激发相互协调，有时甚至会产生致命后果的行为。

成长中的菌落只有在达到高密度或临界密度的时候，才会开始发光。我们的基因程序，在菌落向外蔓延时，有节奏地、持续地制造荧光蛋白。因为这看起来很像星星大爆炸，这个特别的影片和这个实验被称为“超级新星”。

　　3、通过编程细菌来抗击癌症

除了编译这些美丽的图样外，研究者也在思考这些细菌还能做些什么的问题，探索“如何编程细菌”是一个方向，用细菌去发现和治疗身体内的疾病，比如癌症。

细菌的一个不可思议之处在于它们可以在肿瘤内部自然生长，这是因为一般的肿瘤是免疫系统涉及不到的区域。所以当细菌发现这些肿瘤时，会将肿瘤当做避风港，在其中茁壮成长，研究者开始使用益生菌，它们安全并且对健康有益。当老鼠口服益生菌时，这些益生菌会选择生长在肝脏的肿瘤里。

最简便地标记出益生菌，进而让肿瘤现形的方式，是让这些益生菌产生可以在尿液中被检测到的信号，所以研究者特别编译了这些益生菌，让它们产生可以改变人们尿液颜色的分子，以此实现癌症的检测。

研究者随后证明了这项技术对肝癌的检测具有高灵敏度和准确度，而肝癌很难通过其他方式检测到。既然知道这些细菌能准确定位肿瘤，研究者又试着实现不仅能检测癌症，还能治疗癌症的编译。通过从肿瘤内部产生治疗分子，让现有的肿瘤萎缩，而且已经在用“群体感应”程序来实现这一过程了。

我们未来是否也可以利用特定编码过的细菌来修复癌变细胞，从而最终治愈癌症呢？希望这一天早点到来，将癌症难题一举攻克！

Illumina携手盖茨、贝佐斯：把癌症扼杀在摇篮里

当然，他们也有所收获，但是大部分的肿瘤标志物不仅不能预警早期癌症，甚至连灵敏性和特异性都存在问题。真是让人沮丧。

对于早期的肿瘤组织而言，会有少量的肿瘤细胞死亡破裂，细胞内的DNA会释放到血液中，血液基因检测技术恰好通过这些游离的DNA判断人体是否患癌。随着基因测序技术的发展，一种叫做ctDNA（circulating tumor DNA，循环肿瘤DNA）的检测技术为癌症的早诊带来了新的希望。

尽管目前已经有Pathway Genomics在从事于癌症早期检测的业务，但是Illumina的CEO Jay Flatley认为，目前地球上应该只有Illumina有实力去开展癌症早诊的研究，并将它市场化。

Flatley说到做到，1月10日，Illumina宣布组建血液基因检测公司Grail，企图通过对血液中DNA片段深度测序，发现没有临床表现的早期癌症。Illumina联合微软创始人比尔盖茨和亚马逊创始人杰夫贝佐斯，共同为Grail注入1亿美元的A轮投资。

大概有四个原因促成Illumina创办Grail。

其一，全基因组测序的价格已经下降到1000美元之下，在未来的一两年，这一价格应该会很快降低到普通消费者可以接受的水平。

其二，Illumina作为目前世界上最大的测序仪生产公司，每年仅测序仪器和耗材的销售额就超过20亿美元，财力十分雄厚，而且Grail可以直接使用Illumina的测序平台，这会大大降低研发成本。

其三，市场有巨大的需求。据世界卫生组织统计，世界上癌症的发病人数逐年增多，有研究表明癌症的筛查对癌症发病率的降低起到了一定的作用。

其四，癌症早期筛查如若成功，必定会受到政府部门的大力支持，因为早期的癌症可以通过相对简单的手术或者化疗治愈。这样每年可以为政府节约一大笔投入到新药研发和患者护理中的费用。

当然，Illumina创办Grail并非一时心血来潮，早在2015年9月Illumina就与纪念斯隆-凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering，MSK）开展合作，已经透漏出Illumina要介入癌症早期检测的决心。

Illumina和MSK认为，传统的组织活检虽然也可以获取肿瘤细胞的DNA，但是这种侵入性的活检存在一定的风险；另外这种组织活检多用于癌症的治疗指导、疗效分析和预后，不能作为早期诊断的工具。

然而，ctDNA与癌症之间的关系实际上也没有建立。这也是FDA叫停Pathway Genomics面向消费者癌症检测的原因。

Illumina与MSK合作正是要建立ctDNA与早期癌症之间的模型。根据二者合作协议，MSK主要收集合适的检测样本，Illumina负责测序和数据分析。作为Grail的现任掌门人，Flatley表示，Grail将在接下来的数年内完成数万人的基因测序，累计要达到40万人的样本量。Flatley希望通过这些数据分析出早期癌症与ctDNA之间的关系。

通过分析Grail要做的事情，我们就不难理解为什么Flatley说Illumina是唯一有实力开展癌症早诊研究的公司了。Illumina拉微软和亚马逊入伙，应该也是为了利用它们的计算机技术和数据分析技术。

MSK的José Baselga说，MSK和Illumina现在做的事情如果成了，会使癌症的治疗发生根本性的变化。Baselga表示，可以筛选所有癌症的产品会在2017年开展临床试验，预计于2019年面市，但是在这之前，会先推出肺癌和乳腺癌的检测产品。

Flatley在接受采访时百感交集的说：“我们现在有一种强烈的紧迫感，我们要尽快将产品推向市场，如果按照我们预计的方向发展，我们会拯救数百万人的生命。”