我们中国人这个春节和地球干上了,我们要把整个地球5000年的房地产搬家,然后在屠呦呦已经拿了抗疟疾青蒿素的诺贝尔奖的情况下,我们又开始了疟原虫。莫愁在美国的时候研究过疟原虫好几年,发过好多科学文章,所以眼睛一亮,由于过年休假中,不能写得太多。所以采访了一位大佬和一位肿瘤病人,大家自己体会。在武侠小说中,常见到“以毒攻毒”的段落,大意是,某大侠中了暗毒,他的朋友为了救他,会使用毒蛇、蜈蚣、蝎子、蜘蛛和蟾蜍的毒液来解救,例如,金庸的《碧血剑》与《笑傲江湖》两部小说中,就有五毒教,素以善于使毒、用毒而闻名……
为了让大家了解,莫愁朋友多,所以引用一位江湖专业大佬的观点,这位兄弟已经同意莫愁发表。大过年的排版有点乱,希望大家体谅莫愁那颗吃货的心.姜大为,毕业于北京大学药学院,有十余年青蒿素抗疟疾药和4年肿瘤新药投资BD工作经验。现就职北京东方略生物医药有限责任公司,负责海外肿瘤新药投资引进。
下面是一位小细胞肺癌病人的观点:
不可否认,对大多数的癌患家庭是有帮助的。可是小细胞群体吧?小细胞nccn指南推荐的药也是很有限,二线后基本无药可用,且小细胞发展的速度是任何二线和所谓的三线药物永远赶不上的节奏。那么请问~小细胞占比肺癌的15%。那么我们这个群体要怎么活?放弃吗?治癌的路上要严谨、小心,可是您又了解小细胞群体无药可用时候用非小的方案乱试药的事实吗?这些药指南上没有推荐小细胞试用,且副作用巨大。家属们为了让家人活命,拼尽了全力和勇气……。对于晚期而言,无药可用,难道就要等s吗?哪怕有一点点的希望,就不可以拼一下吗?一个心急如焚的家属
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莫愁今天看完《流浪地球》突然遇到了另外一位研究虫子的科研人员,聊到了另外一个在帮助我们人类做城市规划的小虫子,看下图:
你应该坐过火车对吧?显然从成本和效率的角度考虑,铁路不可能经过每一个城市。在哪些城市设立交通枢纽能覆盖最多的旅客,同时让城市之间的旅行线路变得更短,就是铁路规划的学问了。
在交通网规划设计的问题上,有许许多多领域的科学家参与了进来,比如数学家,计算机科学家。但是最近,一种奇特的生物从古墓派横空出世,成为了极为强大的问题解决专家。
就这么说吧,东京的铁路系统从1872年开始运行,第一条铁路连接的是东京和横滨。这个铁路系统花了工程师们100多年的时间才优化成现在的样子,但是我们将要介绍的这种生物只花了短短的26小时,就得到了同样高效的结果。更令人啧啧称奇的是,和人类相比,这种生物非常原始低等,它们甚至都没有大脑。
这究竟是怎么回事呢?
实际上,用生物来解决空间规划问题的方法由来已久。比如,科学家曾经用蚂蚁的觅食行为来模拟晶体的生长。
不过在空间设计方面,有一种叫做黏菌(Physarum polycephalum)的生物在近10年来却倍受青睐。莫愁看起来好像很不喜欢吃这个恍忽忽的东西。
黏菌虽然名字里有个菌字,但它不是细菌也不是真菌,而是一种单细胞变形虫,也就是一种原生生物。
它可以从一个点开始向四周伸展,寻找食物。一旦找到了食物来源,那么那些没有找到食物的“触手”就会收缩消失。最后在黏菌的觅食网上,就只留下了那些有食物供给,并且能有效传递营养的线路和节点。
黏菌甚至可以在迷宫里找到走出迷宫的最短路径。
当然了,一个黏菌细胞最后形成的网络实际上还是一个细胞,只不过比一开始的要大,而且有好几个细胞核而已。
听到这里你应该已经猜到了。如果我们把一粒一粒的食物当作是一个个城市,按照地图的分布放在黏菌周围,那么它是否就可以规划出能够高效连接城市(食物分布点)的网络呢?
2010年,日本北海道大学的科学家 Atsushi Tero 和同事在《科学》期刊上发表了一项研究,他们成功地用地燕麦片替代城市,在培养皿里让黏菌绘制了东京铁路系统的线路图。
让人惊讶的是,黏菌绘制出的东京铁路系统,和人类百年来勤勤恳恳地通过反复试错修建出来的铁路网几乎一摸一样。
下图中,左边是人类造的东京铁路网,右边是黏菌造的。
再来看看静态图。下图中,上面是黏菌用短短几天时间和一些燕麦片设计的,下面是人类花了100年和大量金钱设计的。
从那时起,许多做交通运输网优化研究的科学家就开始应用黏菌来设计交通网。甚至有人利用黏菌绘制出了丝绸之路和全球贸易网。
用黏菌来帮人类规划空间设计有不少好处,比如速度快、成本低、操作方便。黏菌平均每小时向外生长1厘米。只需要几天,它们就可以解决人类要花几年甚至数十年才能通过实践,或者借助超级计算机才能找到的优化方案。
英国西英格兰大学非常规计算中心主任 Andrew Adamatzky 教授也用燕麦片来当作城市,比较了14个国家的交通网和黏菌绘制的高速公路的差别,他发现,比利时、加拿大和我国的高速公路网和黏菌“设计”的方案最为相似,而美国以及非洲的交通网效率最低。
下面是黏菌设计的美国交通网。
下面是黏菌正在“设计”的西班牙的高速公路网。
下面是真实的西班牙高速公路网(左)和黏菌的设计(右)的对比:
Adamatzky 用黏菌设计的非洲铁路网:
Adamatzky 把燕麦片放在世界24个大城市的位置,然后让黏菌来设计丝绸之路,结果和历史上的丝绸之路有很高的重合度(76%):
美国新泽西理工学院(NJIT)的助理教授 Simon Garnier 也用美国地图和黏菌做了试验。看到了吧,黏菌3天的成果,和人类用数十年,数百万美金得到的效果几乎没有差别。
当然,黏菌不仅可以用来模拟高效的交通系统,还可以用来模拟撞车、洪水等天灾人祸。
那么怎么模拟呢?只要在培养皿的相应位置上撒上盐巴就可以了。
这是因为,盐对于黏菌来说是有毒的,遇到盐粒,黏菌就会撤退,转而寻找其他替代线路。因此,利用黏菌遇到盐粒时的应对措施,科学家就可以预测某地发生交通事故时附近的交通变化。
刚才我们说到黏菌是无脑的单细胞生物,其实它们比我们想象的要聪明多了。
2012年,悉尼大学的研究者发表在《美国国家科学院院刊》上的研究发现,黏菌不但能够形成有效的食物运输网络,还能在不成功的线路上用化学物质标记,就好像我们立上“此路不通”的标牌一样。这样一来,黏菌就可以记住那些低效的线路,防止以后犯错。
更厉害的是,在野外,当一季的食物吃完后,黏菌们就会聚集起来,共同繁殖。
在没有中心指挥的情况下,它们会自发地分担不同的任务。有些黏菌制造后代——类似真菌的孢子,一些则变成了支撑孢子的结构。至今人类也没有搞清楚它们是怎么做到的。
黏菌刷新了我们对智力的定义。黏菌的效率是值得人类计算机学习的。
我知道一些同志想问什么。黏菌能吃吗?
能吃,尝过的 Garnier 说,吃起来像苔藓。
事实上,“以毒攻毒”的概念中科院1月28日(周一)发布了一则微博信息,指:虐原虫能“以毒攻毒”杀死癌细胞。
由于这消息来自中科院,相当权威,故绝非江湖传闻下面的不是莫愁原创,随便搞了个朋友圈中的文章
从虐原虫身上找答案
事缘中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员陈小平,与他的研究团队在与哈佛大学统计学教授合作之后,剔除了其他因素发现:疟疾发病率高的地区,癌症的死亡率竟然出奇得少。
陈小平研究团队:前排左起:秦莉博士,陈小平博士,赵思婷硕士;中排左起:李晓芬硕士,姚永超博士,李姣姣硕士,戴铃林硕士;后排左起:陶铸博士,胡文博士,在读博士生Adah Dickson (来自尼日利亚),刘广杰博士,在站博士后Kranthi Kumar Gadidasu(来自印度)(图片来源:广州生物院)
先从虐疾讲起。虐疾存在起码上千年,近数百年,医治都靠一种药物,叫做金鸡纳霜,就是后来的奎宁。这个药不知道救了多少的疟疾患者,但随着虐原虫的“进化",奎宁也不是那么有效了。
这时,中国首位诺贝尔生理学或医学奖得主屠呦呦,从我们老祖宗传下的治疗疟疾的方子《肘后备急方》中找到了灵感,发现了青蒿素。至今青蒿素也被认为是目前治疗疟疾的最有效的药物之一。
而陈小平团队在发现疟疾发病率高的地区,癌症的死亡率少的情况后,利用小鼠做了一个实验。
初步的数据让科学家惊叹:让患有乳腺癌、肺癌、结肠癌、肝癌等恶性癌症的小鼠接触疟原虫之后,小鼠的寿命竟然显著增加了,原本必死的小鼠竟然出乎预料的存活了下来!
于是科学家得出一个初步的想法:虐原虫与癌细胞是否有某种关联?
经过漫长的机理探讨之后,原理终于大致弄清。
疟原虫生活史 (图片来源:世界卫生组织网站)
他们发现了疟原虫的一个令人震惊的机制,即感染疟原虫之后竟然可以激活基体的免疫细胞。而这种细胞激活之后,可以杀灭一部分的肿瘤细胞。癌症肿瘤细胞之所以难以杀灭,主要是它们可以欺骗掉我们自身的免疫机制,让我们的免疫系统瘫痪。
激活T细胞乱枪扫射
疟原虫的出现竟能够重新激活人体自身的免疫细胞。要知道,这个免疫细胞是原本是用来对付疟原虫的,现在被激活后,一阵乱砍乱劈,就连癌细胞也被“误杀”了。
更神奇的是,部分癌细胞被杀死后会释放一种抗原,而这种抗原和疟原虫感染交织后,又会激活人体另一种大杀器:T细胞。
疟原虫抗癌的机制,红色箭头或“+”表示促进,蓝色线或“-”表示抑制(图片来源:陈小平团队)
癌细胞本身是非常狡猾的,T细胞若无法被激活,人体就没法产生自身的免疫力去对抗癌细胞,而T细胞一旦被疟原虫激活,如同鸟枪换炮,癌细胞就被“误杀”得更惨烈了……
所谓子弹是不长眼睛的,T细胞也不配眼镜,一旦扣下板机(被激活),才不管你是癌细胞还是疟原虫,全杀得你片甲不留。
然而,不管是免疫系统或T细胞,都是癌细胞的“敌人”,立场分明。但更厉害的是,当T细胞被激活后,彷佛也策动了癌细胞“内应”,肿瘤内自身的T细胞也被激活,从内部开始反杀,效果威猛。
也就是说,疟原虫非但在“无意中”激活了我们的免疫系统,且“误杀”了癌细胞,更可以从内部摧毁癌症肿瘤的血管(肿瘤的营养来源)。
这本来是疟疾最可怕的地方,它会让血管壁的细胞死亡,放在正常人身上往往就是引起大出血,引发各类并发症。
不过,在面对血管资源极其丰富的癌症肿瘤时,疟原虫竟然无意间又“误杀”了肿瘤的血管供应。(估计疟原虫“误”把肿瘤当成人体的一个正常组织了。)
最后,一出“以毒攻毒”的大戏就成功杀青啦!疟原虫竟是癌症细胞的克星!
疟原虫抑制肿瘤血管生成的分子机制(图片来源:Oncogenesis, 2017)
人体试验目前很顺利
现在问题来了,理论人人会说,不管你研究得多么深,若没有人体试验,一切都是空话。但事实上,目前已有30多人正在等候人体试验,最早的一批人是10人,已经观察了1年多。
而这10个人,都不幸进入了癌症末期,在任何治疗方法都无效的情况下,决定尝试使用疟原虫治疗。目前已经观察到5例有效,甚至2例可能已经痊愈(还在继续观察中)。
当然,后期还需要用药物不断把疟原虫控制在一定的范围内,既让它有活力,又不至于反客为主。这时候,屠呦呦的青蒿素,将扮演后续控制疟原虫的角色。
屠呦呦
其中,山西的一位患者,本来收到了医院的病危通知书——最多还有3-5个月寿命。但目前接受临床治疗近2年,状态依然很好,精神抖擞,每天都出去散步。
此外最新消息显示,陈小平团队在研究中又发现疟原虫含有一种非常神奇的蛋白,这种蛋白本身就能积极地引导出T细胞。换言之,癌症患者今后可能不用感染疟原虫,而是直接注射蛋白就能得到同样的治疗效果。
虽然这项研究初步取得了令人惊喜的效果,且各项进展都还算顺利。但毕竟目前尚处于一个实验阶段,未来是否能彻底攻克所有类型癌症,还无法下定论。
但科学研究团队表示:“我们对于最终的成功,依然相当乐观。”
那么就让我们为这些了不起的中国科学家点个“好看”吧!治癌新方向,我们拭目以待。