事实如此浪漫

癌症不是一个逻辑问题

软件工程师所采用的颠覆性技术可以应用于生物学,就像带有漏洞的机器或计算机可以被黑客攻击或解决一样,这种冲动是根深蒂固的,正如“黑客癌症”所示。这个问题可以追溯到几个世纪以前。 photo by N.I.H. Image Gallery / Flickr

一个一年前,乔·拜登发起了癌症的大胆”国家重大推动搞好预防,检测和治疗癌症,这是广泛认为是增量的计划。“我认为,我们应该结束了癌症绝对的国家承诺,因为我们知道,”拜登说过而他是在他参观癌症中心在宾夕法尼亚大学和杜克大学。“我不懂事。我不认为我们可以“端癌症。”我不是在寻找灵丹妙药。空无一人。”许多人认为的“的大胆”冒着铸造解决癌症的工程问题。

在他去年在《纽约时报》的专栏里,我们无法治愈癌症“Jarle布雷维克,奥斯陆大学的医学教授强调了政府的计划是典型的“巨大的项目,有技术和专家,解决可能棘手的问题”,但癌症是一个有机的生态问题作为一个工程问题与缺陷或故障。“癌症不是太空旅行,”布雷维克写道。“不断增长的癌症流行不是医学能够解决的问题。”

微软明确表示,它将在2026年“解决”癌症。

把癌症作为一种技术或创业挑战的强调,在一定程度上要归功于硅谷企业家,他们成长的世界承诺,大数据和软件工程可以解决任何问题。Facebook的联合创始人肖恩·帕克通过他的非盈利机构肖恩·帕克基金会做出了承诺2.5亿美元抗击癌症,同时保留他资助的研究项目的专利权,这是一种新的模式自由市场的慈善事业.在《名利场》新企业峰会上一个名为“黑客癌症”的小组讨论中,帕克说话他认为自己是一名“技术专家”,希望进行“大胆的大赌注”,同时解决科学领域的“系统性低效”,如标准化协议和整合多家医院的临床试验,以利用大数据。与此同时,随着医学研究小步前进,大规模的政府资助——加上专利和新技术和药物市场竞争日益激烈——表明公众是被要求做出“大胆的大赌注”的人补贴制药业。

像肖恩·帕克(Sean Parker)这样自称技术专家的人推销的是“解决方案”,如果它们能消除市场空间中的一个问题,就会变得很有吸引力。但是,如果包括癌细胞在内的所有生命都继续利用生态位,那么任何技术人员的解决方案都不会是最终的。 摄影:Stuart Isett / Fortune Brainstorm Health / Flickr

癌症作为一个逻辑问题的理论,即细胞回路失控,使细胞癌变,一直是癌症遗传学的标准范例。在过去的十年里,科学家们不仅一直在寻找能够使细胞变成癌症的分子变化的逻辑,而且已经开始使用靶向截面在美国,利用基因修饰工具Crispr-Cas9等“武器”,逐个禁用癌细胞中的每个基因,并破译出一种可以阻止癌细胞的逻辑。但是,软件工程师所采用的颠覆性技术可以应用于生物学,就像带有漏洞的机器或计算机可以被黑客攻击或解决的模拟一样,这种冲动是根深蒂固的,正如“黑客癌症”所示。这个问题可以追溯到几个世纪以前。

1747年,法国启蒙思想家Julien Offray de La Mettrie出版了《人的机器》“男人,一台机器”。科学哲学家卡尔·波普尔指出后来,“进化论使这个问题变得更加尖锐。”与此同时,认为生物学不过是发条装置的人越来越多。波普尔观察到,“人类是机器这一学说可能在物理学家、生物学家和哲学家中得到了比以往更多的支持,特别是在‘人类是计算机’这一论点中。”这种观点在硅谷和计算机公司流行的原因是,技术专家销售“解决方案”,如果他们消除了市场空间中的一个问题,就会变得有吸引力。但是,如果包括癌细胞在内的所有生命都继续利用生态位,那么任何技术人员的解决方案都不会是最终的。

癌细胞不是简单地在一个机构的障碍或击穿,但是生物体正在进行全倾斜进攻,使用多个,通常换档策略,以产生和使用分子燃料,赢得资源,和逃避免疫系统。如果是这样,那么游戏的规则可能改变,这些观点表明,在癌症的战争可能是无止境的。不过,我们可以将其视为在其生态环境中不断发展的实体,通过的主意变得更好“生活的药物例如,改造人体自身的免疫细胞来感知和动员对癌症的攻击。

P约柜支持宾夕法尼亚大学的科学家们试图使用基因修饰系统Crispr-Cas9来修饰免疫系统t细胞,这是免疫系统的坚固战士,否则依赖于抗体的精确引导来瞄准目标,从而附着在血细胞癌症上。像这样的免疫疗法可以涉及添加一些代码,在t细胞表面建立新的受体,使它们能够粘附在癌细胞表面的标记物上,如CD19或NY-ESO-1。许多公司,如Juno, Kite和Novartis,都在致力于设计t细胞来对抗器官中的固态肿瘤,这是一种固定的肿瘤,很难对付,因为它们仍然隐藏在我们的体内,并包裹在被称为间质的结缔组织鞘中。它们代表着一个被制药商普遍视为金矿的目标。基于免疫的策略也可以利用抗体抑制检查点封锁机制,癌细胞用来缓和或关闭免疫系统反应的细胞表面的受体,或新的策略使用病毒到尖端断癌症的下落。但是,如果癌细胞的发展,需要演化为新的治疗方法可以达到无休止的军备竞赛。如果我们的细胞都没有做,然后不断发展也不是癌症。

癌细胞可以特别利用环境信号。

但是,癌症理论作为一个逻辑问题,而不是在生态学的空间和时间中进化的实体,仍然存在。科学家们仍然相信,他们可以推断出使细胞成为癌症的基因公式,或者可以被打断以阻止癌症的基因公式。事实上,对使细胞癌变的基因的研究一直被淡化,而更倾向于研究可以使基因失效从而杀死癌细胞的基因。例如,一个倡议布罗德研究所(Broad Institute)的研究人员正在实验室里培养的数百种癌细胞,如血液细胞、免疫细胞、骨骼细胞、胰腺细胞和乳腺细胞,通过实验一个接一个地使每个基因失活。今年冬天,Broad将开始与ibm Watson Health合作,结合小分子药物(通常以药片形式服用的合成化合物),使癌细胞株的基因失活,以确定作为治疗方案的二级药物靶点。但在进化过程中,细胞如何运作并没有明确的模型,进化的机制将永无止境地发展下去。我们会在治疗方面做得更好,但可能永远无法治愈癌症。

然而,微软断然陈述它将在2026年“解决”癌症。微软(Microsoft)高级研究员、剑桥大学(Cambridge University)副教授贾斯敏·费舍尔(Jasmin Fisher)后来向我回顾了一些响亮的声明,承认它们具有误导性。费舍尔说,微软的工作至少涉及三种策略。首先,科学家创建了由“节点”和“边”组成的网络,“节点”代表细胞中每个基因表达的产物数量,“边”代表任意两个基因之间的连接或相互作用。一个节点是开还是关简单地给出一个二进制值0或1。或者,一个节点的值可以按一个连续的比例排列。然后分析师们“建立一个逻辑,阐明一套规则,”费舍尔说。可以预测,关闭计算机模型中的一个节点组合可以阻止一个过程,如癌症的扩散。这些是基于计算机固定输入的网络模型。

在第二种方法中,细胞通过一系列状态癌症,或它的一个获得的电阻与小分子药物的过渡,进行分析,并用于预测的一系列基因,其对任何过渡必不可少的。微软和阿斯利康表明白血病可能进化对特定的药物,如PIM抑制剂增益电阻,并且通过这些方法鉴定的次级靶组合停用:AKT,即建立一个称为激酶蛋白的基因,该中继信号到细胞以启动过程,如细胞增殖.在第三个“混合”的方法,Microsoft使用X光片和X射线,以显示肿瘤是如何在空间和时间进展,来模拟改变基因如何可预测的形状和实体瘤的迁移为“通知动态程序,其捕获该逻辑,为什么肿瘤可能扩大,”费舍尔说。

C因为这些倾向于假定数据是完整的,单元电路在一个封闭系统操作,作为模拟到计算机电路,忽略,癌症细胞可以在无数的方式来利用生长优势演变omputational的方法,例如。问题在于,在理解癌症的三维问题转变已上升的后期,因为我们发现,墙壁,其遗传分离社区,就会发生故障,导致相互作用生长信号和数百个启动细胞生长及其能量使用的基因之间的关系。癌细胞可以利用各种变形技巧转化为转移形式,转移到身体的其他部位,这些奇迹般的改变与遗传密码的改变没有任何关系。美国临床肿瘤学会(American Society of Clinical Oncology)发布了一份名为JCO的新杂志,部分目的是为了将癌症研究扩展到癌细胞“软件代码”的改变精密肿瘤学,这可能包括对比单个患者的遗传和表观遗传改变的研究,即所谓的N of 1研究。

但是,癌症的问题甚至可能超出癌细胞、它的电路和变形技巧。癌细胞可以特别利用环境信号。热量限制减少细胞因子IL6可以阻断细胞凋亡说明为什么阿司匹林可以降低癌症风险。

布雷维克告诉我,癌症的问题是生态,延伸超出电池的电路。他说,“[是系统性的方法]解决癌症的问题呢?绝对没有。系统性的方法很重要,但我们必须考虑到癌症的系统远远超出了肿瘤细胞的生物化学。癌症涉及到我们的基本构成为多细胞生物,我们的寿命有限,人口老龄化,社会经济的流行病学和社会的未来。这些谁相信癌症的问题可以通过杀死或重新编程癌细胞可以解决需要从分子技术性退后一步,看看更大的图片。”

Jim Kozubek是一位住在马萨诸塞州剑桥市的数据科学家,著有《现代普罗米修斯:用CRISPR-Cas9编辑人类基因组。

观察:悉达多·慕克吉谈论利用基因预防疾病和增强人类能力的道德问题。

本文最初发表于此癌症的焦点2017年3月。

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