021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

روشى نويدبخش براى تشخیص سرطان پانكراس…توسط يك نوجوان

Jack Andraka

A promising test for pancreatic cancer ... from a teenager

Over 85 percent of all pancreatic cancers are diagnosed late, when someone has less than two percent chance of survival. How could this be? Jack Andraka talks about how he developed a promising early detection test for pancreatic cancer that's super cheap, effective and non-invasive -- all before his 16th birthday.


تگ های مرتبط :

Cancer, Disease, Science
آيا هرگز لحظه‌‌اى را در زندگى‌‌تان تجربه كرده‌‌ايد كه خيلى ناراحت کننده و گیج كننده باشه به طوريكه همه آنچه که میخواهید آن باشد كه تا حد ممکن بفهمید كه اين موضوع چه معنى مى‌‌ده؟ وقتى ١٣ ساله بودم، يك دوست خانوادگى نزديك، كه مثل عمو برام مى‌‌موند از سرطان پانكراس درگذشت. وقتى بيمارى از یکی از نزدیکانم را مورد حمله قرار داد، فهميدم كه بايد بيشتر ياد بگيرم، پس آن‌‌لاين شدم تا جوابها رو پيدا كنم. با استفاده از اينترنت، انواعى از آمارها رو در زمينه سرطان پانكراس يافتم، و چيزى كه فهيمدم شوكه‌‌ام كرد.
بالاى ٨٥ درصد از كل سرطان‌‌هاى پانكراس دير تشخيص داده مى‌‌شن، زمانيكه فرد فقط كمتر از دو در صد شانس زنده ماندن داره. چرا انقدر در تشخيص سرطان پانكراس بد هستيم. دليلش؟ شیوه درمانی رایج این بیماری روشى شصت ساله‌‌ست. از باباى من هم پيرتره. (خنده) همچنين، بينهايت گرونه، هر آزمايش ٨٠٠ دلار هزينه بر مى‌‌داره، و بطرز افتزاحی هم غيردقيق، ٣٠ درصد سرطانهاى پانكراس کلاً تشخيص داده نمی‌شوند. دكترتون بايد بطرز مضحکی مشكوك به اين باشه كه شما سرطان دارين تا به شما اين آزمايش رو بده.
با فهميدن اين، پى بردم كه بايد راه بهترى هم باشه. پس بنای یک معیار علمی را گذاشتم با اين مضمون كه يك حسگر براى اينكه بتونه در تشخيص سرطان پانكراس موثر باشه، چه شكلى بايد باشه. حسگر مى‌‌بايست ارزان قیمت، سريع، ساده، حساس، انتخابى، و با حداقل آسيب رسانى باشه. خب حتماً منطقى وجود داره كه چرا اين آزمايش نبايد در طى شش دهه به روز رسانى شه، و آن بخاطر اينه كه وقتى ما دنبال سرطان پانكراس هستيم، جريان خونى رو نگاه مى‌‌كنيم كه غنى از تمامى اين هزاران هزار پروتئين است، و شما در جستجوى اين اختلاف بسيار جزيى
در اين مقداركوچك پروتئين هستين، فقط اين پروتئين خاص. تقريباً غيرممكن است. با اينحال، به لطف خوش بينى نوجوانانه‌‌ام متوقف نشدم-- (تشويق)-- به صورت آنلاین سراغ دو رفيق خوب نوجوان، گوگل و ويكى‌‌پيديا رفتم. از آن دو منبع هر چيزى رو كه براى تكليف خونه بخوام پيدا مى‌‌كنم. و چيزى كه پيدا كردم مقاله‌‌اى بود كه پايگاه داده‌‌هايى از ٨٫٠٠٠ پروتئين مختلف را فهرست مى‌‌كرد كه وقتى سرطان پانكراس داشته باشيد، در خونتان دیده می‌شوند. پس تصميم گرفتم برم و همه اين پروتئين‌‌ها را بررسى كنم و ببينم كه كدام يك از اين پروتئين‌‌ها قادرند
بعنوان شناسه‌‌ى زيستى سرطان پانكراس عمل كند. و براى اينكه آن را كمى براى خودم آسانتر كنم، تصميم گرفتم معيارى علمى را طراحى كنم. و آن اينطورى بود. نخست لازم بود كه پروتئينی را که نه تنها در سرطان، بلکه مى‌‌بايست در بالاترين سطوح جريان خون در مراحله اوليه تمامى سرطان‌‌هاى پانكراس وجود داشت را پیدا کنم. و بنابراين من مدام در طى اين تكليف غول‌‌آسا به آزمايش و خطا پرداختم، و سرانجام در چهار هزارمین تلاشم، وقتى نزديك بود عقلم رو از دست بدم، پروتئين را پيدا کردم. و نام پروتئينى كه پيدا كرده بودم مزوتلين بود، و اون فقط يك پروتئين معمولى و پيش‌‌پا افتاده است،
البته مگر اينكه سرطان پانكراس، ريه يا تخمدان داشته باشيد، در اين صورت در بالاترين سطوح گردش خون‌‌تان يافت مى‌‌شود. اما همچنين نكته اصلى اين است كه در مراحل اوليه بيمارى پيدا مى‌‌شود، هنگامى كه شخص تا ١٠٠ درصد شانس زنده ماندن دارد. پس حالا كه يك پروتئين قابل اعتماد كه مى‌‌توانستم كشف كنم را پيدا كرده بودم تمركزم رو در واقع بر تشخيص آن پروتئين و در نتيجه سرطان پانكراس تغيير دادم. بعدش بود كه جهش اصلى برام در جاى خيلى غير محتملى اتفاق افتاد، شايد در غيرمحتمل‌‌ترين جاى اين نوآورى: كلاس زيست شناسى دبيرستانم،
خاموش‌‌كننده مطلق نوآورى. (خنده) (تشويق) و من غرق در اين مقاله درباره اين چيزهايى بودم كه نانو لوله‌‌هاى كربنى نام دارند، و اونها فقط لوله‌‌هاى باريك كربن هستند كه ضخامتشون اندازه يك اتم است و يك پنجاه هزارم قطر موى شما. و على‌‌رغم سايز بينهايت كوچكشان، اونها اين مشخصات باورنكردنى رو دارند. اونها به نحوى مثل ابرقهرمانهاى علوم مواد ميمونن. و موقعيكه زير ميزم در كلاس زيست شناسى دزدكى داشتم راجع به اين مقاله ميخوندم قرار بود به اين دسته ديگر از مولكولهاى باحالى كه پادتن نام دارن، توجهمون رو بديم.
و اينها يكجورايى باحالن چون تنها با پروتئين خاصى واكنش نشون مى‌‌دن. اما خب به جالبى نانو لوله‌‌هاى كربنى نيستند. و خب همينطور سر كلاسم نشستم، و يكهو اين به ذهنم مى‌‌رسه: مى‌‌تونستم چيزى رو كه داشتم راجع بهش ميخوندم، يعنى نانو لوله‌‌هاى كربنى، رو با چيزى كه قرار بودم بهش فكر كنم يعنى پادتن‌‌ها تركيب كنم. لزوماً، مى‌‌تونستم يك دسته از اين پادتن‌‌ها رو در داخل شبكه‌‌اى از نانو لوله‌‌هاى كربنى بسازم به اين ترتيب شما شبكه‌‌اى داريد كه تنها با يك پروتئين واكنش نشون مى‌‌ده، اما همچنين، بخاطر مشخصه‌‌هاى اين نانو لوله‌‌هاى كربنى
مشخصه‌‌هاى الكتريكى مبتنى بر ميزان موجود پروتئين رو تغيير دهد. با اينحال، يك نكته مهم وجود داره. اين شبكه‌‌هاى نانو لوله‌‌هاى كربنى بى‌‌اندازه بى‌‌دوام هستن، و چون خيلى شكننده هستن، بايد حمايت بشن. خب بهمين خاطر بود كه كاغذ رو براى استفاده كردن انتخاب كردم. ساخت حسگر سرطان از كاغذ به راحتى ساختن كلوچه‌‌هاى هست كه توشون خرده شكلات دارن و من عاشقشونم. با كمى آب شروع مى‌‌كنيد، پادتن‌‌ها رو افزوده و با هم مخلوط مى‌‌كنيد، يك كم كاغذ برداريد، خيسش كنيد و بعد هم خشك كنيد، و مى‌‌توانيد سرطان را تشخيص دهيد.
(تشويق) بعدش، ناگهان اين فكر به ذهنم رسيد كه چیزی این طرح جالبم را کله دار و معیوب میکرد. و اینکه واقعاً نمى‌‌تونم تحقيق سرطان را روى پيشخوان آشپزخونم انجام بدم. مادر از اين كار خوشش نمياد. خب بجاش، تصميم گرفتم دنبال آزمايشگاه برم. بنابراين لیست هزینه ها، لیست مواد لازم، جدولى زمانى، و يك روش برای انجام کار را نوشتم و به ٢٠٠ استاد مختلف از جمله دانشگاه جان هاپكينز و موسسه ملى بهداشت ايميل كردم، لزوماً بهر كسى كه با سرطان پانكراس سرو كار داشت. و منتظر فوران اين ايميلهاى مثبت بودم كه شروع به آمدن كنند،
بگن كه تو نابغه‌‌اى! تو همه ما رو قراره نجات بدى! و -- (خنده) واقعيت خودش را ظرف مدت يك ماه نشانم داد، از ٢٠٠ ايميلم، ١٩٩تاش رد شد. يك پروفسورى حتى كل روش من رو بررسى كرده بود، با كلى زحمت طاقت فرسا،-- واقعاً مطمئن نيستم از كجا اين همه وقت آورده بود-- و بعد از اين كه بررسى‌‌اش تمام شد، بهم دلایل اینکه چرا هر قدم من بدترين اشتباهى بود كه مى‌‌تونستم انجام دهم را گفت. واضح بود كه اين پروفسورها خيلى براى كارى كه انجام دادم ارزش قائل نبودند. بااينحال، روزنه اميدى وجود داشت.
يك پروفسورى گفت: "ممكن من بتونم كمكت كنم، بچه." پس من به دنبال این مسیر رفتم. (خنده) چون هيچوقت نمى‌‌تونيد به يك بچه نه بگيد. و بهمين دليل، سه ماه ديگه، سرانجام تاریخی برای کار به همراه این آقا تعیین کردم. و وارد آزمايشگاه‌‌ش شدم، سر و پا هيجان بودم، و سپس نشستم، شروع مى‌‌كنم به باز كردن دهانم و حرف زدن، و پنج ثانيه بعد، او پرفسور ديگرى را صدا مى‌كنه. به محض ورود اين پرفسور به اتاق كوچيك، آنها شروع به پرسيدن اين سوالها از من مى‌‌كنند، و آخرش، اين حس رو داشتم كه انگار سوار ماشين دلقكها بودم.
٢٠ تا دکتر و يك پروفسو به علاوه من در اتاق بوديم كه در فضاى تنگ اين دفتر كوچک جمع شده بوديم و اونها داشتن سوالاتشون رو به سمتم شليك مى‌‌كردن و سعى داشتن روشم رو غرق كنند. چقدر غيرمحتمل است؟ منظورم اينه كه، مزخرف. (خنده) با اينحال خودم را در معرض بازجويى قرار داده، به تمام سوالاتشان جواب دادم، و چند تايى رو هم حدسى گفتم اما خوب درست بودن، و بالاخره فضاى آزمايشگاهى رو كه لازم داشتم صاحب شدم. اما كمى بعد از اين بود كه تشخيص دادم كه اون روش من كه يك زمانى فوق‌‌العاده بود يك ميليون تا ايراد بهش وارد بود،
و در بيش از هفت ماه، با رنج و زحمت تك تك اين ايرادات رو رفع كردم. نتيجه؟ يك حسگر كاغذى كوچك كه سه سنت قيمتش است و كاربردش پنج دقيقه بيشتر زمان نمى‌‌بره. باعث مى‌‌شه ١٦٨ بار سريعتر باشه، بيش از ٢٦٫٠٠٠ بار هم هزينه‌‌اش كمتر شده، و بالاى ٤٠٠ بار هم حساس‌‌تر از استاندارد فعلى‌‌مان در تشخيص سرطان پانكراس است. (تشويق) يكى از بهترين‌ بخشهاى حسگر، همچنين اين است كه ميزان دقت آن تا١٠٠ درصد است و مى‌‌تونه سرطان را در مراحل اوليه تشخيص دهد موقعيكه كسى تا ١٠٠ درصد شانس زنده ماندن داره.
و در نتيجه در طى دو تا پنج سال آينده، اين حسگر بطور بالقوه مى‌‌تواند نرخ زنده ماندن از سرطان پانكراس را از ٥/٥ درصد ملال‌‌انگيز تا نزديك ١٠٠ درصد افزايش دهد، و عملكرد مشابه‌اى نيز براى سرطان ريه و تخمدان دارد. اما همين جا ختم نمى‌‌شه. با عوض كرن اون پادتن، شما مى‌‌تونيد به يك پروتئين متفاوت نگاه كنيد، به همين ترتيب به يك بيمارى متفاوت، يا هر بيمارى بالقوه‌‌اى در كل دنيا. از بيمارى قلبى گرفته تا مالاريا، HIV، ايدز، بهمراه انواع ديگر سرطان-- هر چيزى. و بسيار اميدوارم كه يك روز
ما همه بتونيم آن يك عموى اضافه رو داشته باشيم، آن يك مادر، يك برادر، خواهر آن يك عضو بيشتر خانواده رو براى دوست داشتن داشته باشيم، و اينكه قلبهامون از بار بيماريى كه از سرطان پانكراس، تخمدان و ريه و هر نوع بيمارى بالقوه ديگرى كه باشه، خلاص شود، اينكه با اينترنت هر چيزى امكان داره. نظريه‌‌ها رو مى‌‌شه به اشتراك گذاشت، و شما نبايد پروفسورى با مدارك متعدد باشيد تا ايده‌‌تون ارزش پيدا كنه. فضاى خنثايى هست كه در آن شكل و شمايل، سن يا جنسيت شما اهميتى نداره.
فقط ايده‌‌هاى شماست كه به حساب ميان. براى من، همه‌‌ش نگاه كردن در اينترنت به روشى كاملاً تازه‌‌ست براى تشخيص دادن اينكه هنوز كلى چيز براى انجام دادن هست جاى اين كه فقط عكسهاى لب اردكى از خودت آن لاين بگذارى. تو مى‌‌تونى دنيا رو تغيير بدى. حتى اگر ١٥ ساله‌‌اى باشى كه حتى نمى‌‌دونست پانكراس چيه مى‌‌تونى روش تازه‌‌اى براى كشف كردن سرطان پانكراس پيدا كنى فقط تصور كنيد چكارى مى‌‌تونيد انجام دهيد. متشكرم. (تشويق)
Have you ever experienced a moment in your life that was so painful and confusing, that all you wanted to do was learn as much as you could to make sense of it all? When I was 13, a close family friend who was like an uncle to me passed away from pancreatic cancer. When the disease hit so close to home, I knew I needed to learn more. So I went online to find answers. Using the Internet, I found a variety of statistics on pancreatic cancer, and what I had found shocked me. Over 85 percent of all pancreatic cancers are diagnosed late, when someone has less than a two percent chance of survival.
Why are we so bad at detecting pancreatic cancer? The reason? Today's current "modern" medicine is a 60-year-old technique. That's older than my dad. (Laughter) But also, it's extremely expensive, costing 800 dollars per test, and it's grossly inaccurate, missing 30 percent of all pancreatic cancers. Your doctor would have to be ridiculously suspicious that you have the cancer in order to give you this test. Learning this, I knew there had to be a better way. So, I set up scientific criteria as to what a sensor would have to look like in order to effectively diagnose pancreatic cancer.
The sensor would have to be: inexpensive, rapid, simple, sensitive, selective, and minimally invasive. Now, there's a reason why this test hasn't been updated in over six decades. And that's because when we're looking for pancreatic cancer, we're looking at your bloodstream, which is already abundant in all these tons and tons of protein, and you're looking for this miniscule difference in this tiny amount of protein. Just this one protein. That's next to impossible. However, undeterred due to my teenage optimism -- (Laughter)
(Applause) I went online to a teenager's two best friends, Google and Wikipedia. I got everything for my homework from those two sources. (Laughter) And what I had found was an article that listed a database of over 8,000 different proteins that are found when you have pancreatic cancer. So, I decided to go and make it my new mission to go through all these proteins, and see which ones could serve as a bio-marker for pancreatic cancer. And to make it a bit simpler for myself, I decided to map out scientific criteria, and here it is.
Essentially, first, the protein would have to be found in all pancreatic cancers, at high levels in the bloodstream, in the earliest stages, but also only in cancer. And so I'm just plugging and chugging through this gargantuan task, and finally, on the 4,000th try, when I'm close to losing my sanity, I find the protein. And the name of the protein I'd located was called mesothelin, and it's just your ordinary, run-of-the-mill type protein, unless, of course, you have pancreatic, ovarian or lung cancer, in which case it's found at these very high levels in your bloodstream. But also, the key is that it's found in the earliest stages of the disease,
when someone has close to 100 percent chance of survival. So now that I'd found a reliable protein I could detect, I then shifted my focus to actually detecting that protein, and thus, pancreatic cancer. Now, my breakthrough came in a very unlikely place, possibly the most unlikely place for innovation -- my high school biology class, the absolute stifler of innovation. (Laughter) (Applause) And I had snuck in this article on these things called carbon nanotubes, and that's just a long, thin pipe of carbon that's an atom thick, and one 50,000th the diameter of your hair.
And despite their extremely small sizes, they have these incredible properties. They're kind of like the superheroes of material science. And while I was sneakily reading this article under my desk in my biology class, we were supposed to be paying attention to these other kind of cool molecules, called antibodies. And these are pretty cool because they only react with one specific protein, but they're not nearly as interesting as carbon nanotubes. And so then, I was sitting in class, and suddenly it hit me: I could combine what I was reading about, carbon nanotubes, with what I was supposed to be thinking about, antibodies.
Essentially, I could weave a bunch of these antibodies into a network of carbon nanotubes, such that you have a network that only reacts with one protein, but also, due to the properties of these nanotubes, it will change its electrical properties, based on the amount of protein present. However, there's a catch. These networks of carbon nanotubes are extremely flimsy. And since they're so delicate, they need to be supported. So that's why I chose to use paper. Making a cancer sensor out of paper is about as simple as making chocolate chip cookies, which I love.
(Laughs) You start with some water, pour in some nanotubes, add antibodies, mix it up, take some paper, dip it, dry it, and you can detect cancer. (Applause) Then, suddenly, a thought occurred that kind of put a blemish on my amazing plan here. I can't really do cancer research on my kitchen countertop. My mom wouldn't really like that. So instead, I decided to go for a lab. So I typed up a budget, a materials list, a timeline, and a procedure, and I emailed it to 200 different professors at Johns Hopkins University and the National Institutes of Health --
essentially, anyone that had anything to do with pancreatic cancer. I sat back waiting for these positive emails to be pouring in, saying, "You're a genius! You're going to save us all!" And -- (Laughter) Then reality took hold, and over the course of a month, I got 199 rejections out of those 200 emails. One professor even went through my entire procedure, painstakingly -- I'm not really sure where he got all this time -- and he went through and said why each and every step was like the worst mistake I could ever make. Clearly, the professors did not have as high of an opinion of my work as I did.
However, there is a silver lining. One professor said, "Maybe I might be able to help you, kid." So, I went in that direction. (Laughter) As you can never say no to a kid. And so then, three months later, I finally nailed down a harsh deadline with this guy, and I get into his lab, I get all excited, and then I sit down, I start opening my mouth and talking, and five seconds later, he calls in another Ph.D. Ph.D.s just flock into this little room, and they're just firing these questions at me, and by the end, I kind of felt like I was in a clown car.
There were 20 Ph.D.s, plus me and the professor crammed into this tiny office space, with them firing these rapid-fire questions at me, trying to sink my procedure. How unlikely is that? I mean, pshhh. (Laughter) However, subjecting myself to that interrogation -- I answered all their questions, and I guessed on quite a few but I got them right -- and I finally landed the lab space I needed. But it was shortly afterwards that I discovered my once brilliant procedure had something like a million holes in it, and over the course of seven months,
I painstakingly filled each and every one of those holes. The result? One small paper sensor that costs three cents and takes five minutes to run. This makes it 168 times faster, over 26,000 times less expensive, and over 400 times more sensitive than our current standard for pancreatic cancer detection. (Applause) One of the best parts of the sensor, though, is that it has close to 100 percent accuracy, and can detect the cancer in the earliest stages, when someone has close to 100 percent chance of survival. And so in the next two to five years,
this sensor could potentially lift the pancreatic cancer survival rates from a dismal 5.5 percent to close to 100 percent, and it would do similar for ovarian and lung cancer. But it wouldn't stop there. By switching out that antibody, you can look at a different protein, thus, a different disease -- potentially any disease in the entire world. So that ranges from heart disease, to malaria, HIV, AIDS, as well as other forms of cancer -- anything. And so, hopefully one day, we can all have that one extra uncle, that one mother, that one brother, sister,
we can have that one more family member to love. And that our hearts will be rid of that one disease burden that comes from pancreatic, ovarian and lung cancer, and potentially any disease. But through the Internet, anything is possible. Theories can be shared, and you don't have to be a professor with multiple degrees to have your ideas valued. It's a neutral space, where what you look like, age or gender -- it doesn't matter. It's just your ideas that count. For me, it's all about looking at the Internet in an entirely new way,
to realize that there's so much more to it than just posting duck-face pictures of yourself online. (Laughter) You could be changing the world. So if a 15 year-old who didn't even know what a pancreas was could find a new way to detect pancreatic cancer -- just imagine what you could do. Thank you. (Applause)