天才少年的惊人发明

简单一招攻克医学难题

　　

　　2007年，世界三大著名男高音之一的意大利歌手帕瓦罗蒂因患胰腺癌不治辞世，这距离他病情确诊不过短短一年时间。2009年，曾主演《人鬼情未了》的美国演员帕特里克·斯威兹在力抗胰腺癌1年半后，与世长辞。2011年10月，苹果教父乔布斯结束了与胰岛细胞癌（胰腺癌中罕见的一种）病魔长达8年的抗争，也结束了他一生的传说，留给“果粉”们无尽的伤痛。

　　素有“癌中之王”称号的胰腺癌堪称人类健康的一大杀手，它的特点是：早期发现困难，晚期难以治愈，由确诊到发病周期短，患者生存率非常低。中国协和医科大学的一项研究表明，胰腺癌的死亡和发病之比为0.99∶1，即患胰腺癌后99%的患者会死亡。中国的统计显示，胰腺癌患者5年生存率小于1%。如何在癌细胞扩散之前诊断出病人是否患有胰腺癌，这是医学界亟需攻克的一大难题。

　　令人震惊的是，15岁的美国少年杰克·安卓卡（Jack Andraka）最近告诉人们说，这个问题很简单。在糖尿病试纸的基础上，他发明了一个简易的测量装置，通过监测血液或尿液中的间皮素（一种蛋白质，常用作诊断胰腺癌的生物标志，会大量出现在患者的血液中）就能诊断病人是否患有胰腺癌。

　　在TED纽约的全球人才搜索会上，安卓卡展示了自己的发明。将试纸事先浸染碳纳米管溶液，当碳纳米管表面上的抗体与血液或尿液中的间皮素接触时，间皮素会黏附在碳纳米管上并将它们分开一点点。碳纳米管是一种筒壁只有单个原子那么厚的空心圆筒，当它们之间的距离变化时，会产生显著的导电性变化，而这种变化能够通过电表检测到。短短的5分钟，就可以拿到结果。这种检测方式除了诊断胰腺癌，还能用于检测对抗生素的抵抗力，并追踪接受化疗或放疗的癌症患者的治疗进展。

　　在100名患者样本的单盲试验中，可以发现间皮素的存在，极限为0.156纳克每毫升，远低于被视作符合胰腺癌的间皮素超表达（overexpression）10纳克每毫升这个标准。这些数据足以证明这种新型检测方式的敏感性。在选择性方面，这个方法不存在假阳性和假阴性之说，可以忽略健康患者样本以及仅仅患有胰腺炎的患者样本，比现有的诊断测试高出100倍左右。

　　正因为安卓卡的检测更加敏感，能够分辨细小的变化，才可以在癌细胞扩散之前就发现间皮素的存在，这使早期胰腺癌的检测成为可能。

　　现在医疗通用的胰腺癌诊断技术是酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay，缩写ELISA），这种技术已约有60年的历史了。这个老方法成本颇高，可达800美元，而每次检测要耗费14个小时。相比之下，安卓卡的新方法每条试纸成本3美元，可供检测10次，他所使用的电表是在家得宝（Home Depot）购买的50美元电表，医生们当然也可以轻松将这种试纸插入世界各地糖尿病患者所使用的设备中。测试只需5分钟，准确率却高达90%，敏感度更是提高了400倍。成本、时间、准确率、敏感度，无论从哪一方面比较，新的方法都高出一截，优势显而易见。

　　凭借这个新胰腺癌诊断方法的发明，安卓卡在今年5月美国匹兹堡举行的英特尔国际科学与工程大奖赛（Intel International Science and Engineering Fair/ Intel ISEF）上拔得头筹，获得了大赛最高奖，即高登·厄尔·摩尔奖（The Gordon E. Moore Award），奖学基金7.5万美元。该奖项的命名是为了纪念高登·摩尔，Intel公司的创始人之一。

　　英特尔国际科学与工程大奖赛（Intel ISEF）是世界上规模最大的中学生科学竞赛，又被称为青年科学的奥运会。每年来自各个国家的约1500名学生会带着自己的独立研究项目竞争超过300万美元的奖金及奖学金，而每一位参赛者又是从自己所在国的竞赛中脱颖而出的佼佼者。

　　目前，安卓卡正在为自己的发明申请专利，并将很快通过美国癌症研究协会（American Association for Cancer Research）提交自己的工作成果。已经有4家公司与他联系，商谈将这一新技术商业化的问题，其中包括探索诊断公司（Quest Diagnostics）。安卓卡还专门请了一位专利律师以获取帮助。据悉，他将于6月25日在国会发言，专门探讨胰腺癌所需资金的问题。

　　

少年天才背后

　　

　　新技术的出现，震惊了整个医学界，也给人们攻克胰腺癌带来了一线希望。当这种新的检测技术通过重重关卡正式应用于临床后，无疑会给广大确诊胰腺癌患者以及潜在患者带来极大的福音。据估计，今年美国将会有约4.4万人确诊胰腺癌；将近3.7万人会死于胰腺癌。在患者中，94％将死于确诊后5年内，74％则会在第一年内死亡。而根据美国癌症协会和美国国家癌症研究所的统计，胰腺癌在所有的癌症种类中是相对存活率最低的，它也是美国第四大致命病因。

　　安卓卡的伯父就死于胰腺癌，而且是直到癌细胞扩散后才被发觉患病的。“我对癌症的早期诊断很感兴趣是因为那是治疗的最佳时机，”他说，“唯一的实用方法就是通过定期的血液检测，这也是我提出了这种想法的原因。”

　　杰克·安卓卡是马里兰州克朗斯维尔北县高中（North County High School）的高一新生。这位科学少年出生于1997年，从3岁起就开始了对物质世界的探究。安卓卡的父亲是一位土木工程师，在他上小学时，就给他和他的哥哥买了一个有流水的河流模型。两个男孩会将各种泡沫船和物体丢进河流中，观察哪些东西会沉，不同的物体又是如何阻碍水流。迷上生物荧光细菌后，他利用家里车库中那个装满“所能想象的各种锯子”的木工作坊，造了一个箱子来测试荧光细菌在不同的刺激下如何发光。

　　安卓卡曾经研究过很多项目，比如安全改进引发溺水事故的低水头大坝，用发光细菌检测水中的毒素，研究纳米颗粒对其他大颗粒的影响。凭借这些项目，他在六年级时第一次参加了国际科学竞赛并拿回了银牌，之后在七年级、八年级和九年级时都赢得了金牌。

　　安卓卡全面发展，兴趣广泛。他修习各种课程，比如一些大学预修课程及微积分入门课程、英语和西班牙语二级课程。不学习的时候，则会参加奥数竞赛，他还是全国初中白水漂流队的成员，并在西弗吉尼亚州的奇特河与约克加尼河上进行皮艇运动。

　　据安卓卡回忆，他的父母从未真正回答过他的问题，反而要求“你自己去搞清楚”。“我对提出假设、检验假设、得到结果然后再来一遍的科学方法真的很感兴趣。”“科学对我而言最酷的就是你能够影响其他人的生活。”在他看来，“不管进入何种领域，都要确保自己有热情，否则你就不会投入适当的努力。”“如果一个人对自己所进行的工作都不感兴趣，那么其他人更不会有感觉。”

　　正是在这股科学激情的支撑下，安卓卡才收获了丰硕的果实。曾经，在为了研究碳纳米管试纸而寻找实验室时，他遭到了将近200名研究人员的拒绝，直至遇到约翰·霍普金斯大学医学院的Anirban Maitra教授，教授允许安卓卡使用学院的实验室，为他提供了机会。“当一名15岁的少年一腔激情，发现了早期诊断方法后，你没有道理不去对他有所回应。”“安卓卡提出了这个想法，我认为他年仅15岁这个事实使这个发现更加引人注目。”

　　根据初期的数据资料，这种新的检测方法已被证明能够成功的诊断人是否患有胰腺癌。要想获得进一步发展，下面则要通过临床试验来向官方证明该方法的可行性，在很长的一段时间内，胰腺癌患者的病情将要受到监控，以确认这个方法在实际应用中区分阳性患者与阴性患者的敏感度和准确性是否有效。

　　现在，安卓卡将继续推动自己的突破性试验，他表示这个试验将在几年内“完全取代酶联免疫吸附试验”。他想探索如何在一张试纸上放置多种抗体，以便在血液中检测出多种引起反应的物质。

　　作为一名学生，安卓卡“希望”自己能完成高中的学业，获得的奖金也将用来攻读大学。如果自己现在就组建公司来将碳纳米管试纸商业化，那他将暂时搁置高中学业。