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從Google「胰臟是什麼」開始,15歲男孩發明癌症試紙改變醫學史

2015-10-01 15:14聯合新聞網 文/傑克.安卓卡

圖片提供/方智
圖片提供/方智
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楔子:近兩百位科學家,沒有一個人認為可行?

爸媽坐在對面的沙發上,臉上表情不是很開朗。

「傑克,你不覺得這個想法太不切實際了嗎?」

老爸的神情很憂慮,兩邊眉毛拱起來,一隻手托著下巴—他不是第一次出現這個表情了。老媽坐在老爸的旁邊,雙手交叉放在胸前,仔細看著我的反應。自從學校輔導老師打電話來之後,爸媽這陣子就對我特別關注。我已經學到一課:如果有學生嘗試在學校的洗手間裡自殺,輔導老師就會打電話到學生家裡。

「我們只是不想看見你受傷,傑克。」老媽說。

她覺得我承受不了這股壓力。

「你已經努力嘗試過,也許現在是你展開新生活的時候,或者你可以重新鎖定一個不同的目標。」她繼續說道。

不同的目標?要我放棄?

我已經投入太多時間,也耗費太多心力。現在就只差⋯⋯只差臨門一腳了。

我可以從爸媽的眼神和姿勢中感覺到,這整個經驗顯然讓他們很不自在。他們覺得有義務要讓我認清現實。

但我覺得自己可以無視他們的尷尬,事實上,我根本沒有在聽老媽說話。我把腦袋放空。到這時候,我已經可以精準預測他們接下來會說什麼,因為我先前在腦海裡已經和自己爭辯不下一千次了。自己和自己的爭辯差不多像這樣子:我以為自己是誰?我真的以為自己比那些博士專家來得厲害嗎?我真的認為自己的想法會成功嗎?

「我們都知道,無論你的信念有多堅定,如果沒有人願意提供實驗室讓你進行實驗,一切都是白費的。」

我感覺自己的精力耗盡了。我想不起來,自己上一次睡飽八小時是什麼時候的事。這幾個月來,我就靠腎上腺素支撐著。我不禁懷疑,這是不是所謂瀕臨崩潰的感覺。

「如果你真找到一個新方法來檢測胰臟癌,難道你不覺得至少會有一位醫生願意給你機會嗎?」

至少有將近兩百個科學家啊,只不過當中沒有一個認為我的方法確實可行。

我爸媽(以及別人)看不到的是,我的心靈之眼看出去的一切事物如此清楚。一滴血落在一張紙上。檢測胰臟癌需要的就是這些,真的,就是這麼簡單。如果我是對的,我已經來到早期檢測出癌症風險的關鍵位置上,可以拯救數百萬以上人的生命。

不過,如果我無法在實驗室裡證明的話,這一切也就沒意義了。

爸媽轉過來看著彼此,最後終於做出了決定。他們知道我有多需要他們的支持;沒有他們的支持,我要怎麼為自己的研究找到資金,或是去哪裡找到我需要的材料?說到底,我才十四歲,連開著家裡的休旅車出門的資格都還沒有呢。

「好吧。」老媽終於鬆口。「就讓我們看看以後的發展會如何。」

這不算是清楚表示支持的背書,但對我來說已經夠了。

我的叔叔過世了。我先前經歷多年的霸凌和憂鬱。我能掌握的東西就剩這個了,不能如此輕易放手—尤其是在距離成功如此接近的這一刻。

我的方法有用。它真的有效果。我要做的就是證明給世界看。只要給我一個機會。

知識是我的解藥(按:原書第4章)

或許我可以找到解決胰臟癌的方法

回到馬里蘭州之後,我知道自己還要誠實面對一件事:泰德叔叔的過世。我仍然無法全然理解整件事情,但他去世之後,心裡感受到的那股麻木、漠然的情緒,已經被積聚在胃裡的沉重痛苦所取代。如今的感覺,就像胸中堵著一個移動不了的大石塊。

我最想要知道的是,他為什麼會去世。我需要明白他為什麼會從我的身邊被帶走。

也就是在此時,我心裡產生了一個想法:或許—僅僅是或許—我可以找到解決胰臟癌的方法。

那時的我如果年紀再大一些,或是再實際、世故一些,或許會嘲笑自己這個想法而作罷。畢竟,我可不是第一個想嘗試這麼做的人,而且他們多數都是在知名大學任教的傑出科學家,擁有令人崇敬的博士地位。哪像我,連看限制級電影的年齡資格都還不到。

我的內心有一個早熟的部分,知道這想法聽起來有多可笑;但是初生之犢不畏虎的那個部分,很快就戰勝了退卻的念頭。不管是出自青春期的血氣方剛,或是不受控制的愚蠢魯莽—我不曉得哪一個才是真正的理由—我豁出去了,把一切心思投入這個想法當中。結果我發現,站在我方陣營的人只有自己一個。

聽完我對夢想的敘述之後,老爸說出的第一句話是:「傑克,這會不會有點太不切實際了?」爸媽知道我不是那種會再三評估、審慎思量的人,當我想把一個想法付諸行動的時候,會像砲彈車駕駛一般橫衝直撞。這就解釋了為何當爸媽聽到我要在這項「不可能的任務」投入大量的時間時,他們兩人面有難色地僵坐在沙發上。好不容易看到我走出長期的憂鬱痛苦,他們並不樂見我立即又陷入癌症研究的沉重負擔。

我明白他們的擔心。

我也不能無視於爸媽的疑慮,因為,獲得他們的支持是整個研究計畫的關鍵。這跟能否創造奇蹟沒有太大的關聯,而在於整個計畫是很實際的:我必須請他們開車載我去買必要的用品,或是用他們的信用卡在網路上買東西。

這研究計畫很適合現階段的我:我在為自己的憂傷尋找出口,而這癌症也需要有人找出治療方法。我運用自己在科展競賽學到的所有說服技巧,並表現出十足的堅定意志之後,終於成功獲得了爸媽的支持。或許是因為自己散發出來的熱情,也可能是他們知道不管如何,我都會照計畫進行;反正不管出於哪一個原因,爸媽總算是勉強同意了我這項計畫。

計畫正式啟動了。我從過去大大小小科展競賽的經驗中知道,唯有確立目標、想出從A點到B點當中會出現哪些需要解決的問題,才能真正有所突破與發現。這部分不算困難,我已經知道自己的目標:治療胰臟癌。

要和胰臟癌奮戰,第一個問題很清楚:胰臟癌到底是什麼?一開始,我連胰臟這個器官都覺得很陌生。我的意思是,我聽過胰臟兩個字,也知道這是屬於我身體內的一個重要器官;但是,它的功用到底是什麼?我完全不知道。但我沒有因此卻步,因為有個能幫我跨出第一步的工具:Google搜尋引擎和維基百科。

我先在筆記型電腦上輸入關鍵字「胰臟是什麼?」,接著點選網頁出現的第一筆資料。那篇文章出自一個頗受歡迎的健康議題網站,文章標題「胰臟是什麼?」正是我需要的東西。

讀了文章之後,我才知道,原來胰臟這器官挺了不起的,它擔負健康方面非常多的責任。胰臟在人體下腹部後方、胃後面的位置,外型像條魚,是個大約有十五到二十公分長的器官。它會製造重要的酶和賀爾蒙來分解食物,沒有了它,我們便無法把吃進的食物轉換成身體需要的養分。

胰臟還有另一項重要工作:製造一種名為「胰島素」的賀爾蒙,分泌到血液裡,把身體裡的葡萄糖和醣分控制在正常的範圍內。胰臟有兩種不同的腺體,其中的外分泌腺會加速化學反應,分解脂肪和蛋白質;內分泌腺則負責製造像是胰島素等的賀爾蒙,幫助平衡血液裡的糖分。如果控制不好,我們就會得糖尿病。

要消化所有的資料真不容易—「消化」兩個字用得很妙吧?我現在知道胰臟是什麼了,也準備進行到下一個問題:胰臟癌是什麼?

在網路快速搜尋一會兒之後,我發現的第一件事情是,泰德叔叔並非唯一的胰臟癌受害者。這種癌症非常容易致命,很多知名人物都因它而死,例如蘋果電腦的創始人賈伯斯、演員派屈克.史威茲、女演員瓊安.克勞馥、人類學家瑪格麗特.梅德,以及著名的義大利男高音盧奇亞諾.帕華洛帝。

隨著讀到的資料愈來愈多,我發現一個令人不安的趨勢:過去十年間,許多癌症的得病率都降低不少,但是自二○○○年起,人們得到胰臟癌的比率卻呈現上升的現象。

一個人這輩子可能患上胰臟癌的機率為百分之一.二;男性與女性的差異不大。當胰臟裡面的細胞以異常的速度增加而不受控制之後,就會患上胰臟癌。這些細胞不會長成健康正常的組織,反而會繼續分裂,形成所謂大塊的腫瘤組織。

既然明白胰臟癌是什麼了,我接下來必須知道它的成因。我在約翰.霍金斯醫院的網站找到一個連結。我知道這網站的資料必定很可靠,因為這間醫院可說是全世界最棒的醫院之一(要記住,我們從網路上找到的資料,其可信度跟原始出處有絕對的關係)。

根據約翰.霍金斯醫院網站所述,醫生和科學家相信,人們罹患胰臟癌是基於兩個主要原因。眾多理論的其中之一顯示,胰臟癌細胞內的受損或突變DNA,有可能是遺傳自我們的父母親,等到長大成人之後才被誘發出來。不過,上述理論至今尚未被證實。

我深入研究之後發現,原來每個人體內皆有來自父母雙方的各一組基因。科學家相信,那些得到癌症的人,通常是從父母親其中一方遺傳到一組突變的基因,再從另一方遺傳到正常基因。隨著年齡的增長,這些人當中的某些人,其胰臟細胞裡的正常基因遭受不明原因破壞,使得細胞裡有了兩組壞基因,最後,這些在胰臟裡的細胞便長成了腫瘤。這些損害的胰臟細胞就像定時炸彈,滴答滴答地等待著,等人到特定年紀之後,細胞就開始突變。

胰臟癌被視為世上最容易致命的癌症之一。根據美國癌症協會的數據,各階段的胰臟癌病患人數加總之後,能活過一年的存活率只有百分之二十,能活上五年的存活率更只有百分之六!也就是說,每一百個被診斷為胰臟癌的病患當中,只有六個人能夠在預後多活五年的時間。

胰臟癌的治療關鍵:早期發現

然而,這些令人頭皮發麻的數據也引發了我另一個問題:如今,科學知識和科技上都有了許多重大突破和進步,為什麼胰臟癌的存活率還是如此低呢?

原來,這與發現病症的時機有非常大的關係。超過百分之八十五的胰臟癌病患被檢測出罹癌之時,已經超過最佳治療的時機,使得存活下來的機率不到百分之二。到了此階段,腫瘤已經擴散到身體其他部分,以至於無法再用外科手術割除。為什麼胰臟癌往往要到後期才會被發現呢?某部分來說,是因為胰臟腫瘤非常不容易被察覺—胰臟的位置在下腹部深處、其他脆弱的器官後面,還被緊密如堡壘般的組織所包圍。另一個問題,則是檢測的機制。檢測胰臟癌的方法已經有六十年沒有更新過了!現有的檢測方法太複雜,醫生若想檢查疑似患有胰臟癌病患的血液,必須先把裝有病患血液的藥瓶送到實驗室去,在那裡接受一種生物標記的高階程度測試—「生物標記」(biomarker)指的是疾病早期診斷的檢測指標。

重點是,麻煩不是只到這裡就結束了。這些測試不僅非常昂貴(每個藥瓶的檢測費用高達八百美元),測出來的結果也不盡然精確,失敗率約有百分之三十。若你是職棒大聯盟的打擊手,擊球時只有三成的失誤率已經算很厲害了(表示你有高達七成的打擊率);但是,若你希望擊敗一個高度致命的癌症時,這個數據就相當不妙。檢測的時機與準確率,可能決定你的生死!

結論是,胰臟癌最大的問題之一不在於「治療」,而在於「檢測」。此時我靈光乍現:並不需要找出治療胰臟癌的辦法!最需要的,應該是在胰臟癌擴散到身體其他器官之前,找到更好的檢測方法,讓病患得到及時治療的機會。我也記起泰德叔叔過世之前,醫生們說過的一句話:如果我們能早一點知道就好了。

新任務確定!我要找到一個可以早期檢測出胰臟癌的方法。

答案竟在八千個蛋白質裡

課餘時間,我把時間都花在就自己的研究上。既然決定以找到早期檢測出胰臟癌的方法為新目標,我開始建立「科學條件」,也就是建立實驗研究的準則。以我的情形來說,為了有效確診出胰臟癌,我必須提出一些方法,來描繪最理想的檢測方式應該具備哪些特性。

我的中心想法是:為了真正改變現狀,新的檢測方法必須便宜、快速和簡單。我的檢測方法必須能在癌症早期就篩選出來,並且必須是低侵入性,以免為病患帶來困擾。要達到這樣的標準,我知道自己必須擬定出具體詳實的行動企畫書。在科學的世界裡,各種知識(包含理論、假設)的「可定義特性」必須包含「可否證性」和「可檢視的預測」—換句話說,你可以證明這些預測是錯的或是對的。預測的「明確與否」決定了你的理論假設實用性的高低;預測愈具體,理論假設就愈有用。

我一定可以找到線索,來顯示胰臟癌已在人體內生成,從而讓我們知道癌細胞存在的事實。經過長久的搜尋之後,我總算在一份公開的科學期刊《公共科學圖書館》(Public Library of Science)裡找到一篇很棒的文章,裡面列出在胰臟癌病患身體裡找到的各種蛋白質列表。

蛋白質為何如此重要?我不必上網搜尋就知道答案。回想那段備受煎熬的中學生涯,至少我在生物課中學到了關於蛋白質的知識。蛋白質在細胞內具有核心作用,身體組織與器官的結構、功能及調節都要仰賴蛋白質。人體有百分之二十是由蛋白質構成的,幾乎在所有生物程序裡,蛋白質都扮演至關重要的角色。

蛋白質屬於一種複雜的大型分子,由上千或上百個稱為胺基酸的更小分子單位所組成,這些胺基酸彼此連結成一長串的結構。其中二十種不同類型的胺基酸可以組成一個蛋白質,而它們的排列順序,也決定每一種蛋白質獨特的三維架構,以及它們特定的功能。

人體中的蛋白質,其存在的目的和理由各不相同,每一種都在述說自己獨特的故事。蛋白質也是檢測疾病的良好指標,早在病人還未察覺身體的任何症狀之前,它們在癌症早期階段就已經出現了。

一個小小的蛋白質,有可能就是檢測出早期胰臟癌的關鍵!我必須找出那種出現在胰臟癌最早期階段的蛋白質。

我開始搜尋蛋白質資料庫,但是,阻礙也隨之而來。我要檢測的,不是只有十五、二十種蛋白質—資料庫上的蛋白質竟然多達八千種!每一種獨特的蛋白質都可能就是我在尋找的答案!換句話說,每一種蛋白質都需要研究和測試。

這樣的過程可以花上一百年,而我已經浪費了太多時間!我轉頭面對電腦,繼續搜尋資料。在工作的同時,我可以感覺到腎上腺素從動脈裡不斷湧出。我深信,只要持續下去,就一定能找出藏在八千個蛋白質裡面,那個可能拯救無數生命的生物標記。它甚至原本可以救回泰德叔叔的生命。

我無法判斷自己能不能成功。

但有件事可以確定:我已跨出關鍵的第一步。

《發明癌症試紙的男孩:看一位少年科學家如何以創新思維改變世界》內容介紹:

圖片提供/方智
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傑克.安卓卡從小熱愛科學,認為科學能帶他一窺全然不同的世界,並解決許多問題。他的叔叔被診斷出罹患胰臟癌時,癌細胞早已擴散,治療後仍不幸離世。當時只有14歲、原本對生物與醫學一知半解的傑克,因此投入早期檢測胰臟癌的研究之中。
為了尋找合適的實驗場所,他寫了兩百封email給醫界相關教授,只有一封得到正面回應!隔年,他真的發明了比當前醫學檢測法更有效、成本更低的癌症試紙,能讓「癌症之王」——胰臟癌——的潛在患者,在罹癌初期就發出「警報」,使術後生存率幾乎達到百分之百!傑克因此獲得英特爾國際科學展最大獎,甚至受邀到白宮,成為國情咨文演說的座上賓!

作者:傑克.安卓卡Jack Andraka

當傑克.安卓卡為胰臟癌、卵巢癌及肺癌,成功研發出早期檢測的低成本試紙時,他只是美國馬里蘭州一位十五歲的高中生。現在,年僅十八歲的他,已榮獲2012年「英特爾國際科學與工程大獎賽」的首獎「高登摩爾獎」、2012年「美國史密森尼創造力大獎」的「年輕科學家獎」、2014年「西門子我們能改變世界挑戰賽」的首獎,以及2014年「傑佛遜公共服務獎」,並獲《國家地理雜誌》選為2014年「國家地理新興探索家」。
傑克的下一個目標,是研究如何使「奈米機器人」的概念付諸實現,讓其游走於人體的血管之中進行治療行為,希望再創醫療的另一個奇蹟。

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