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      失敗199次,15歲少年發(fā)明“癌癥試紙”

      2016-03-02 17:09陳丹丹
      知音海外版(上半月) 2016年2期
      關(guān)鍵詞:皮素試紙碳納米管

      陳丹丹

      近日,隨著美國時代周刊“記錄自己故事”的系列書籍出版,年僅15歲的少年杰克·安德拉卡成為了人們關(guān)注的焦點。他,發(fā)明了檢測胰腺癌的試紙!胰腺癌,被認為是致死率最高的癌癥,罹病后能夠存活五年的幾率只有4%,原因在于這種癌癥極難早期察覺,因此杰克的發(fā)明被認為具有革命性、是一種“改變世界”的成果,他的研究驚動了全球,獲得了2015年“英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽”的首獎,并被奧巴馬邀請到白宮參加高層科學(xué)論壇。杰克的故事也被拍成紀錄片《你不知道的杰克》。當(dāng)大家都稱贊杰克是一名天才少年時,他謙虛地說:“我只是抓住了唯一一次證明自己的機會,但在此之前,我失敗了199次,我并不是天才,只是堅持了自己的夢想而已!”

      叔叔病逝

      刺激少年尋因解惑

      1998年,杰克·安德拉卡出生在美國馬里蘭州。他的父親威爾遜是當(dāng)?shù)氐囊幻锢砝蠋?,母親索菲婭是一名麻醉師。

      杰克是個活潑的男孩,他一頭蓬松的金發(fā),明亮的眼睛時常閃著好奇的光芒。杰克天生求知欲旺盛,腦袋里裝滿了各種稀奇古怪的問題,他學(xué)著媽媽索菲亞的樣子隨身攜帶小本子,隨時記下從腦子里蹦出的新點子。

      每當(dāng)父母抱怨他把家里弄得亂七八糟時,只有杰克的叔叔約翰是站在他這邊的,鼓勵杰克說:“你是個小天才,我相信你一定行的!”約翰沒有結(jié)婚,是一名工程師。由于沒孩子,他特別疼愛杰克,常在杰克的父母面前幫他打馬虎眼,給他買實驗器材。有了叔叔的支持,杰克的地下室堆滿了針頭、吊瓶、輸液管等雜物,儼然成了他的秘密試驗基地。

      然而,在杰克讀到初中二年級時,這無憂無慮的童年時光結(jié)束了。2012年6月,杰克的叔叔約翰被查出患有胰腺癌。那段日子是杰克14歲黑色記憶的開始,他第一次感受到了死亡帶來的恐懼與不安。每天放學(xué)后,他都要到醫(yī)院去看望約翰叔叔,關(guān)心他的病情。他常常陪著叔叔做檢查,幫他取化驗單,甚至主動向叔叔的主治醫(yī)生喬治博士詢問他的病情。

      一天,喬治博士對杰克說:“你叔叔的情況不太好,現(xiàn)在需要做進一步確診?!笔紫龋s翰叔叔接受了增強PET-CT和MR功能成像檢測,接著進行了抽血化驗。

      杰克對叔叔的病情非常關(guān)注,他在醫(yī)學(xué)網(wǎng)站上查到,通過檢測血清中的CA19-9、CA242、CA125值和CEA、CA19-9與CK193值,再進行單項比較就能檢測和提高胰腺癌的診斷率。檢查的結(jié)果不容樂觀,約翰的胰腺癌是Ⅲ期,癌細胞已通過淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移了!那一刻,杰克一家都陷入了悲傷中。

      杰克拿著叔叔的化驗單,心里有些疑惑。為什么在身體常規(guī)檢查中不能通過檢測血清來提前確診胰腺癌呢?杰克提出了自己的疑問,喬治博士安撫他說,目前還不能從常規(guī)血清檢查中發(fā)現(xiàn)胰腺癌細胞,只能是患者得了胰腺癌,并且癌細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移后,才能從血液里檢測出它來。

      接下來的日子,喬治博士采用CT導(dǎo)向器官組織,并植入高強聚焦超聲熱療的方式為約翰治療胰腺癌,可是治療不到一個月,約翰的病情就急轉(zhuǎn)直下,不幸去世了。

      屢遭挫折

      不言放棄終成功

      對于叔叔的死,杰克特別不甘心,他覺得叔叔如果不是因為病情這么晚才得到確診,他說不定能被救活!悲痛之下,這個倔強的15歲少年開始上網(wǎng)查資料。他了解到胰腺癌是“癌中之王”,一旦被確診即是晚期,而且由于胰腺生長的位置很隱蔽,所以一般很難被發(fā)現(xiàn)。

      但杰克卻認為,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)這么發(fā)達,一定能有某種適用于胰腺癌早期篩查的準確實用的方法。于是,杰克去圖書館查閱相關(guān)知識,并做了大量的筆記。在這些資料中,有一份哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院記錄的有關(guān)胰腺癌患者的治愈和失敗的資料特別珍貴。而這本書的閱讀是有權(quán)限的,至少是碩士研究生資格的人才能借出來。圖書管理員看杰克只是個小孩,就更不愿意把這厚厚的一大本資料借給他了。

      杰克別無他法,一連幾天他都守在圖書館的門口,管理員最終得知杰克借這本資料的原因后非常感動,就把資料借給了杰克。通過大量閱讀和比較,杰克發(fā)現(xiàn)在一些醫(yī)學(xué)論文中都會提到一種在胰腺癌患者身上會巨幅增加的異常蛋白質(zhì)“間皮素”。這種名為“間皮素”的糖蛋白雖然很普通,可一旦患上胰腺癌、肺癌或是卵巢癌,血液中間皮素的含量就會異常高。杰克想,如果能及早在血液中測出“間皮素”的含量,就能提早發(fā)現(xiàn)胰腺癌,而此時患者的生存率是100%。

      這個發(fā)現(xiàn)讓杰克特別興奮,如果只需要檢測患者血液中是否有異常蛋白質(zhì)“間皮素”,就不需要像進行那么復(fù)雜的血清檢查了。而且叔叔每次檢查都要花掉至少800美元,為了提高準確率,叔叔還要做CT、增強CT、PET-CT等一系列檢查。這些檢查時間長,對身體的損害也很大。

      如果能用一種簡潔的方式測試血液里的“間皮素”就好了,而且最好是一種高效、簡單的測試,就像懷孕試紙那樣便捷、快速又便宜。想到懷孕試紙,杰克頓時豁然開朗。能不能做出測試胰腺癌的試紙呢?那樣也許只要幾分鐘就能知道自己是否患有胰腺癌了。

      于是,杰克第一步就是要弄清楚怎么排它性地檢驗出血液里的間皮素,其次就是做出檢測試紙。杰克不斷思索著,2013年1月的一天,杰克在一份科普雜志上讀到了一篇關(guān)于碳納米管的文章,這讓他產(chǎn)生了靈感。他意識到自己似乎找到了解決方法,那就是抗體。因為每一種蛋白都有特定的抗體相對應(yīng),可以通過檢測抗體來發(fā)現(xiàn)間皮素!

      恰巧,在幾天后的一堂生物課上,老師麥克正好講到了用納米技術(shù)連接抗體、形成納米抗體的基礎(chǔ)知識時,他發(fā)現(xiàn)杰克一邊聽課一邊在一大摞資料中翻閱著什么,就好奇地走到他的桌邊。原來,杰克正在閱讀深奧的碳納米管的資料。

      課后,麥克老師從杰克那兒了解到他渴望獲得這些知識的原因后非常感動。他對杰克說:“抗體和納米碳管結(jié)合,比正常的抗體更敏感且易于檢測,或許真能如你所想,通過這種方式檢測出血液里異常的間皮素?!?/p>

      在麥克老師的鼓勵和幫助下,2015年2月,杰克去了褒曼研究所做實驗。在實驗中,他發(fā)現(xiàn),碳納米管能使“測癌試紙”具有導(dǎo)電性,當(dāng)測試者將一滴血液滴到這種“測癌試紙”上后,如果血液中擁有“間皮素”,那么它立刻就會和納米抗體結(jié)合,從而使抗體膨脹增大;如果血液中擁有的“間皮素”更多,將會使更多的抗體膨脹,從而能夠改變碳納米管的電子性能,而這種改變將可以通過“測癌試紙”上的生物感應(yīng)信號顯示出來。所以測試者只需提供一滴血進行測試,通過試紙上的一些色調(diào)的變化,就能精確測出自己血液中的“間皮素”含量程度。

      得出這些結(jié)論后,杰克又拿出叔叔的病例報告,他知道醫(yī)院為叔叔治療胰腺癌的方法,是現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界公認的,也是通過權(quán)威論文發(fā)表和認證的治療方式。而在瀏覽了大量有關(guān)胰腺癌治療的論文目錄后,杰克發(fā)現(xiàn)還沒有任何一個人提出用測試血液中“間皮素”的這種簡單方式來檢測胰腺癌。

      為了讓自己的發(fā)現(xiàn)得到承認,杰克在生物老師麥克的幫助下,用血液中的糖蛋白“間皮素”所對應(yīng)的抗體和碳納米管結(jié)合,制成了一種特殊材料,然后覆蓋在普通濾紙上,做成一種“測癌試紙”。

      當(dāng)杰克拿著試紙去喬治博士那里試用時,大家都認為杰克在瞎胡鬧。杰克沒想到會遭遇冷眼,他感到很沮喪,但他很快就振作起來,他想到向知名科學(xué)家求助。

      逆向思維

      15歲少年研究出癌癥試紙

      杰克做出這樣的決定是因為他沒有高科技實驗工具。由于他制造的“碳納米管”試紙很簡單,效果可能不太理想,所以他決定向多名美國科學(xué)家求助,希望他們能讓他使用實驗室來優(yōu)化和驗證他的神奇測癌方法。

      說干就干。首先杰克在網(wǎng)上找到了50名正在做相關(guān)研究的教授的聯(lián)系方式;接著,他在給這些教授的郵件中詳細介紹了自己的檢測原理、項目計劃、預(yù)算和時間表等,他向能查到聯(lián)系方式的權(quán)威醫(yī)生們發(fā)出了150多封郵件,它們大多寥寥無音。終于,在杰克收到將近180封拒絕信后他終于等到了一絲希望!他收到了美國,也是世界頂級著名私立大學(xué)約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共郵箱的一封回信,上面只有幾個字:“您檢測胰腺癌的科學(xué)方式,有可能成立?!甭淇钍前⒛岚睢っ诽貭枺ˋnirban Maitra)教授。

      事不宜遲。杰克決定帶著自己的“測癌試紙”去拜訪霍普金斯醫(yī)學(xué)院的教授?;羝战鹚勾髮W(xué)是被美國國家科學(xué)基金會連續(xù)33年列為全美科研經(jīng)費開支最高的大學(xué)。截至目前,學(xué)校的教員與職工共有36人獲得過諾貝爾獎?;羝战鹚勾髮W(xué)擁有全球頂級醫(yī)學(xué)院和公共衛(wèi)生學(xué)院,人才濟濟!

      然而,讓杰克萬萬沒想到的是,當(dāng)他來到霍普金斯大學(xué)病理學(xué)和腫瘤學(xué)系找到梅特爾的時候,卻吃了一個閉門羹。

      但杰克天生就有股拗勁,于是他去找別的教授,他一次次地吃閉門羹。就這樣,杰克在一共遭到199次拒絕后,杰克決定再去一次唯一給了他回信的阿尼邦·梅特爾教授那兒。他對梅特爾教授說:“我只希望您給我一次機會,請相信我?!?/p>

      眼前這個一個月前還顯得意氣風(fēng)發(fā),甚至有點狂傲的小伙子現(xiàn)在變得有些疲憊和憔悴,但他的目光卻更加堅定了。梅特爾教授表情十分嚴肅,他仔細閱讀了杰克的用檢測“間皮素”的方式診斷胰腺癌的論文。半小時后,梅特爾教授對杰克說:“我打算安排一個面試,請學(xué)院的老師們都來參加?!?/p>

      第二天,所謂的面試其實很簡單,杰克只是陳述了自己的研究成果并進行了模擬演示。但接下來卻是激烈的討論。這些科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn),這個15歲的少年用一種超乎想象的、極簡的方式,另辟蹊徑找到了檢測胰腺癌的科學(xué)方法。

      原來,在大人的觀念中,要檢測胰腺癌,就必須對這個器官本身進行各項檢查,比如造影和增強CT檢查。但杰克卻用小孩子的視角,從胰腺癌所導(dǎo)致的血液深層變化中獲得結(jié)論。在答辯會上,杰克邏輯清晰,語言簡練。答辯會結(jié)束后,專家們激動地稱贊杰克是個天才少年!

      在接下來的7個月時間里,杰克的“癌癥試紙”得到了霍普金斯大學(xué)病例研究室的嚴謹驗證和改進。事實證明,杰克的神奇的測癌方法不但完全可行,而且更重要的是,用杰克的測癌試紙測一次血液的成本只需3美分,并且5分鐘就能得知測試結(jié)果,而測癌精確度更是超過90%,要比目前醫(yī)學(xué)界流行的檢測方法速度快上168倍、價格便宜26667倍,并且敏感度和有效度更是高達400倍!

      2015年11月,美國《史密森學(xué)會雜志》在華盛頓向15歲的杰克頒發(fā)了美國青少年成就創(chuàng)意獎;之后,杰克還擊敗了來自70個國家的1500名參賽者,獲得了2015年“英特爾科學(xué)獎”,獲得了75000美元的獎學(xué)金。盡管這個出自15歲高中生之手的發(fā)明,面臨不少的質(zhì)疑,但無論如何,美國已有藥廠和他簽約。在接受采訪時,杰克淡定地說:“我已用盡一切方法去證明自己的想法是對的。對親人的愛讓我創(chuàng)造奇跡,只要堅持,一切皆有可能!”

      編輯/征貞

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