基本介紹
產生背景,發明過程,拯救生命,我是同志,製作方法,技術原理,套用前景,社會評價,最新發現,
產生背景
2013年,15歲的傑克·安德拉卡是美國馬里蘭州克朗斯維爾市的一名普通中學生,傑克是在他叔叔患胰腺癌去世後,暗暗立下了要攻克癌症的志向。傑克從一份科普雜誌上讀到了一篇關於碳納米管的文章後,產生了靈感。
然而一開始,由於傑克沒有高科技實驗工具來製造這種“碳納米管”試紙,以及檢測他的神奇測癌方法,所以傑克只好向多名美國科學家求助。然而令人難以置信的是,總共有197位科學家拒絕幫助和指導傑克進行他的測癌方法研究,一些科學家甚至還向傑克潑冷水,稱測癌方法壓根不可能實現。
直到他向第198個科學家、美國約翰·霍普金斯大學的病理學和腫瘤學教授安尼爾班·邁特拉博士求助時,邁特拉教授才終於同意幫助他,允許他在自己的實驗室中進行研究,還幫助傑克一起最佳化他的測癌方法。
發明過程
拯救生命
傑克·安德拉卡(Jack Andraka)在15歲時發明測癌試紙,改寫人類醫學史。這張小小的試紙,每次檢測只要5分鐘,成本只需3美分,靈敏度竟提高400倍,準確率超過90%!這張試紙的誕生,是為了安德拉卡最親近的叔叔泰德(Ted),他是安德拉卡最重要的心靈之友,卻被胰腺癌帶走。
當今醫療技術如此進步,卻只有6%的人在診斷出胰腺癌後還能活過5年,原因在於當時的胰腺癌檢測方法太落後,85%的患者被確診患癌時,癌細胞已經擴散全身。安德拉卡回憶泰德叔叔去世前醫生說的話:“如果我們早一點知道就好了!”於是,他立志發明新的癌症檢測方法。
起初安德拉卡對醫學一竅不通,他先通過Google、維基百科和醫學期刊學習基礎知識,然後對8000種蛋白質進行研究,確定“間皮素”蛋白質的增加與胰腺癌有關。最後他決定把“間皮索”抗體和碳納米管制成特殊材料,覆蓋到普通濾紙上,用以檢測血液中的間皮素。
安德拉卡把研究計畫寄給許多醫學教授,希望能借用實驗室,但200封信換來無情的回應:“遺憾地通知你,我們無法借出實驗室。”“在你繼續浪費我和其他同行的寶貴時間之前,我建議你先好好學習這個領域的更多知識。”“我花時間讀了你的計畫,很明顯,你應該優先考慮多讀幾年書。”
唯一願意搭理他的,是約翰·霍普金斯醫院的梅特拉教授(Dr. Anirban Maitra)。經過眾多教授毫不留情的質詢,安德拉卡終於通過考驗,借到了實驗室。雖然笨手笨腳的他在實驗室里鬧出不少糗事,但機會之門已經為他開啟。
試紙研製成功後,安德拉卡榮獲“英特爾國際科學與工程學博覽會”頭等獎,美國總統歐巴馬也邀請他去白宮接受表彰,但榮譽背後是無比悲傷的殘酷青春。
我是同志
熱衷於科學研究的安德拉卡一直被同學視為“怪胎”。他在13歲那年意識到自己是同性戀,向好友表白之後被疏遠,出櫃之後面臨惡劣的欺凌,常常一個人躲在廁所里哭著吃午餐。這個時候,泰德叔叔因胰腺癌去世。一次次的打擊令安德拉卡絕望,他將折斷的鉛筆用力刺入腹部,試圖輕生。獲救之後,他過了很長時間才重新振作。
如果當時他離開人間,也許這個世界就等不到如此偉大的發明了。
如今這位“現代愛迪生”已經18歲,好奇心驅使他繼續挑戰無數發明。在Facebook簡介欄里,安德拉卡將自己定義為“業餘癌症研究者、教育活動者、醫療企業家、發明家”,以及“LGBT活動家”。
無論世界對他怎樣殘酷,只要能讓世界變得更好,他就絕不言棄。“我要做的,是證明給世界看!”
製作方法
傑克想出的是一種測試人體血液內“間皮素(Mesothelin)”含量的方法——“間皮素”是早期胰腺癌患者的血液和尿液中常有的一種生物指標。傑克用“間皮素”抗體和碳納米管制成一種特殊材料,然後覆蓋在普通濾紙上,做成一種“測癌試紙”。利用一種針對間皮素的特異抗體和具有導電能力的碳納米管製成一種特殊材料,附著在濾紙上;血液中如含有間皮素,則這些間皮素會與該抗體特異性結合,致使碳納米管的導電能力發生變化,繼而根據電信號的變化,測試人員可以計算出血液中間皮素的含量。
技術原理
傑克發明的神奇測癌方法是利用一種針對“間皮素”的特異抗體來改變碳納米管的導電能力,從而通過電子信號大小來檢測“間皮素”的含量水平。首先,傑克要用“間皮素”抗體和碳納米管制成一種特殊材料,然後覆蓋在普通濾紙上,做成一種“測癌試紙”。
碳納米管能使“測癌試紙”具有導電性,當測試者將一滴血液滴到這種“測癌試紙”上後,如果血液中擁有“間皮素”,那么將會和抗體結合,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,使碳納米管的導電性和電子信號變得更弱,而這種改變將可以通過“測癌試紙”上的生物感應信號顯示出來。所以測試者只需提供一滴血測試,通過試紙上的一些色調變化,就能精確測出自己血液中的“間皮素”含量程度。
傑克在約翰·霍普金斯大學中的實驗證明,他的神奇測癌方法不但完全可行,並且幾乎比現有所有的癌症測試方法都更加先進和快速。如今傑克發明的神奇早期測癌法已經申報了美國專利。傑克發明的早期胰腺癌的測試方法,要比現有醫學界流行的檢測方法速度快上168倍、價格便宜26667倍,並且敏感度和有效度更是高達400倍。
用傑克的神奇測癌法檢測一次血液的代價,只需3美分,並且5分鐘就能得知測試結果,而測癌精確度更是超過90%。傑克發明的簡單測癌方法可以用來檢測其他各種癌症。因為只需對這種神奇“測癌試紙”上的檢測材料做些不同的改變,就能輕易檢測出各種不同癌症的生物標記。
套用前景
2013年3月,許多美國科學家都已經認同傑克的神奇發明,還有人宣稱這項醫學發明甚至有望改變整個醫學史的進程。傑克計畫將他發明的“神奇測癌試紙”向公眾進行大規模市場推廣相信不用多久,全世界的藥店都可以買到他的“神奇測癌試紙”,任何人都可以用它來檢測自己的身體是否擁有癌細胞徵兆,一旦發現早期徵兆就立即就醫,從而就能將癌症成功扼殺於萌芽狀態。
曾在美國FDA擔任新藥審評員十年之久的龔兆龍表示,測癌試紙作為一種診斷試劑,通過FDA的審批會比新藥快得多,但是要正式面市至少還需要兩三年的時間。
社會評價
南京醫科大學第二附屬醫院腫瘤科主任醫師王科明團隊一項對56例患者的研究表明,間皮素在乳腺癌組織中的表達有助於乳腺癌的診斷,“但其表達與腫瘤生物學行為的關係以及具體作用機制還有待於進一步研究”。這一成果於2012年11月發表在《臨床腫瘤學雜誌》。
“癌症的臨床確診是需要反覆確認的,測癌試紙的測量結果並不足以作為癌症臨床診斷的依據。”原衛生部臨床檢驗中心臨床免疫室主任李金明在接受採訪時指出,輕易給病人下癌症的結論,本身就不科學。
癌症的確診還需再藉助相應腫瘤標誌物和進一步的影像學證據,如CT、核磁共振以及最終的病理診斷,才能作出明確的結論。另外,測癌試紙的檢測結果所代表的意義仍待進一步驗證。比如有科學家質疑,血液中是否含有其他影響碳納米管導電性的因子?
測癌試紙對間皮素的檢測結果與臨床上其他方法對比即使只是將間皮素作為特定腫瘤治療監測指標,也需設計嚴密的臨床實驗,並與該腫瘤已有的標記物進行比較,從而得出間皮素作為標記物是否有優越性或互補性,以決定其套用價值。
最新發現
幽門螺桿菌是一種多鞭毛、單極、螺旋形彎曲的細菌,感染這種細菌與胃癌之間的密切關係已被大量研究證實。現時幽門螺桿菌的感染檢測手段之一是使用幽門螺桿菌細胞作為抗原製成試劑,來檢測血液中的抗體。岡山大學副教授橫田憲治等人注意到,由於基因的不同,幽門螺桿菌也存在各種類型的菌株,又由於人種的差異,感染的類型也存在差異。日本人以往使用歐美的試劑檢測時,會有4%至5%的檢測失誤率。
為此,研究人員使用日本人最易感染的幽門螺桿菌菌株開發出了新試劑,這種類型的幽門螺桿菌在日本人感染病例中占80%至90%。對200人試用後,研究人員發現檢測失誤率不到1%。