天才少年的驚人發明

韓學瑋

單一招攻克醫學難題

2007年，世界三大著名男高音之一的意大利歌手帕瓦羅蒂因患胰腺癌不治辭世，這距離他病情確診不過短短一年時間。2009年，曾主演《人鬼情未了》的美國演員帕特里克?斯威茲在力抗胰腺癌1年半后，與世長辭。2011年10月，蘋果教父喬布斯結束了與胰島細胞癌（胰腺癌中罕見的一種）病魔長達8年的抗爭，也結束了他一生的傳說，留給“果粉”們無盡的傷痛。

素有“癌中之王”稱號的胰腺癌堪稱人類健康的一大殺手，它的特點是：早期發現困難，晚期難以治愈，由確診到發病周期短，患者生存率非常低。中國協和醫科大學的一項研究表明，胰腺癌的死亡和發病之比為0.99∶1，即患胰腺癌后99%的患者會死亡。中國的統計顯示，胰腺癌患者5年生存率小于1%。如何在癌細胞擴散之前診斷出病人是否患有胰腺癌，這是醫學界亟需攻克的一大難題。

令人震驚的是，15歲的美國少年杰克?安卓卡（Jack Andraka）最近告訴人們說，這個問題很簡單。在糖尿病試紙的基礎上，他發明了一個簡易的測量裝置，通過監測血液或尿液中的間皮素（一種蛋白質，常用作診斷胰腺癌的生物標志，會大量出現在患者的血液中）就能診斷病人是否患有胰腺癌。

在TED紐約的全球人才搜索會上，安卓卡展示了自己的發明。將試紙事先浸染碳納米管溶液，當碳納米管表面上的抗體與血液或尿液中的間皮素接觸時，間皮素會黏附在碳納米管上并將它們分開一點點。碳納米管是一種筒壁只有單個原子那么厚的空心圓筒，當它們之間的距離變化時，會產生顯著的導電性變化，而這種變化能夠通過電表檢測到。短短的5分鐘，就可以拿到結果。這種檢測方式除了診斷胰腺癌，還能用于檢測對抗生素的抵抗力，并追蹤接受化療或放療的癌癥患者的治療進展。

在100名患者樣本的單盲試驗中，可以發現間皮素的存在，極限為0.156納克每毫升，遠低于被視作符合胰腺癌的間皮素超表達（overexpression）10納克每毫升這個標準。這些數據足以證明這種新型檢測方式的敏感性。在選擇性方面，這個方法不存在假陽性和假陰性之說，可以忽略健康患者樣本以及僅僅患有胰腺炎的患者樣本，比現有的診斷測試高出100倍左右。

正因為安卓卡的檢測更加敏感，能夠分辨細小的變化，才可以在癌細胞擴散之前就發現間皮素的存在，這使早期胰腺癌的檢測成為可能。

現在醫療通用的胰腺癌診斷技術是酶聯免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，縮寫ELISA），這種技術已約有60年的歷史了。這個老方法成本頗高，可達800美元，而每次檢測要耗費14個小時。相比之下，安卓卡的新方法每條試紙成本3美元，可供檢測10次，他所使用的電表是在家得寶（Home Depot）購買的50美元電表，醫生們當然也可以輕松將這種試紙插入世界各地糖尿病患者所使用的設備中。測試只需5分鐘，準確率卻高達90%，敏感度更是提高了400倍。成本、時間、準確率、敏感度，無論從哪一方面比較，新的方法都高出一截，優勢顯而易見。

憑借這個新胰腺癌診斷方法的發明，安卓卡在今年5月美國匹茲堡舉行的英特爾國際科學與工程大獎賽（Intel International Science and Engineering Fair/ Intel ISEF）上拔得頭籌，獲得了大賽最高獎，即高登?厄爾?摩爾獎（The Gordon E. Moore Award），獎學基金7.5萬美元。該獎項的命名是為了紀念高登?摩爾，Intel公司的創始人之一。

英特爾國際科學與工程大獎賽（Intel ISEF）是世界上規模最大的中學生科學競賽，又被稱為青年科學的奧運會。每年來自各個國家的約1500名學生會帶著自己的獨立研究項目競爭超過300萬美元的獎金及獎學金，而每一位參賽者又是從自己所在國的競賽中脫穎而出的佼佼者。

目前，安卓卡正在為自己的發明申請專利，并將很快通過美國癌癥研究協會（American Association for Cancer Research）提交自己的工作成果。已經有4家公司與他聯系，商談將這一新技術商業化的問題，其中包括探索診斷公司（Quest Diagnostics）。安卓卡還專門請了一位專利律師以獲取幫助。據悉，他將于6月25日在國會發言，專門探討胰腺癌所需資金的問題。

年天才背后

新技術的出現，震驚了整個醫學界，也給人們攻克胰腺癌帶來了一線希望。當這種新的檢測技術通過重重關卡正式應用于臨床后，無疑會給廣大確診胰腺癌患者以及潛在患者帶來極大的福音。據估計，今年美國將會有約4.4萬人確診胰腺癌；將近3.7萬人會死于胰腺癌。在患者中，94％將死于確診后5年內，74％則會在第一年內死亡。而根據美國癌癥協會和美國國家癌癥研究所的統計，胰腺癌在所有的癌癥種類中是相對存活率最低的，它也是美國第四大致命病因。

安卓卡的伯父就死于胰腺癌，而且是直到癌細胞擴散后才被發覺患病的?！拔覍Π┌Y的早期診斷很感興趣是因為那是治療的最佳時機，”他說，“唯一的實用方法就是通過定期的血液檢測，這也是我提出了這種想法的原因?！?/p>

杰克?安卓卡是馬里蘭州克朗斯維爾北縣高中（North County High School）的高一新生。這位科學少年出生于1997年，從3歲起就開始了對物質世界的探究。安卓卡的父親是一位土木工程師，在他上小學時，就給他和他的哥哥買了一個有流水的河流模型。兩個男孩會將各種泡沫船和物體丟進河流中，觀察哪些東西會沉，不同的物體又是如何阻礙水流。迷上生物熒光細菌后，他利用家里車庫中那個裝滿“所能想象的各種鋸子”的木工作坊，造了一個箱子來測試熒光細菌在不同的刺激下如何發光。

安卓卡曾經研究過很多項目，比如安全改進引發溺水事故的低水頭大壩，用發光細菌檢測水中的毒素，研究納米顆粒對其他大顆粒的影響。憑借這些項目，他在六年級時第一次參加了國際科學競賽并拿回了銀牌，之后在七年級、八年級和九年級時都贏得了金牌。

安卓卡全面發展，興趣廣泛。他修習各種課程，比如一些大學預修課程及微積分入門課程、英語和西班牙語二級課程。不學習的時候，則會參加奧數競賽，他還是全國初中白水漂流隊的成員，并在西弗吉尼亞州的奇特河與約克加尼河上進行皮艇運動。

據安卓卡回憶，他的父母從未真正回答過他的問題，反而要求“你自己去搞清楚”?！拔覍μ岢黾僭O、檢驗假設、得到結果然后再來一遍的科學方法真的很感興趣?！薄翱茖W對我而言最酷的就是你能夠影響其他人的生活?！痹谒磥?，“不管進入何種領域，都要確保自己有熱情，否則你就不會投入適當的努力?！薄叭绻粋€人對自己所進行的工作都不感興趣，那么其他人更不會有感覺。”

正是在這股科學激情的支撐下，安卓卡才收獲了豐碩的果實。曾經，在為了研究碳納米管試紙而尋找實驗室時，他遭到了將近200名研究人員的拒絕，直至遇到約翰?霍普金斯大學醫學院的Anirban Maitra教授，教授允許安卓卡使用學院的實驗室，為他提供了機會?！爱斠幻?5歲的少年一腔激情，發現了早期診斷方法后，你沒有道理不去對他有所回應?！薄鞍沧靠ㄌ岢隽诉@個想法，我認為他年僅15歲這個事實使這個發現更加引人注目?！?/p>

根據初期的數據資料，這種新的檢測方法已被證明能夠成功的診斷人是否患有胰腺癌。要想獲得進一步發展，下面則要通過臨床試驗來向官方證明該方法的可行性，在很長的一段時間內，胰腺癌患者的病情將要受到監控，以確認這個方法在實際應用中區分陽性患者與陰性患者的敏感度和準確性是否有效。

現在，安卓卡將繼續推動自己的突破性試驗，他表示這個試驗將在幾年內“完全取代酶聯免疫吸附試驗”。他想探索如何在一張試紙上放置多種抗體，以便在血液中檢測出多種引起反應的物質。

作為一名學生，安卓卡“希望”自己能完成高中的學業，獲得的獎金也將用來攻讀大學。如果自己現在就組建公司來將碳納米管試紙商業化，那他將暫時擱置高中學業。

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