大家下午好,我是李治中,大家可以叫我菠萝。我是一名癌症生物学家,也是一位科普作家。今天特别想和大家,尤其是学生们,聊聊科学研究和科学思维。
早期癌症治疗的突破
首先,我想了解一下大家对癌症的基本认知。我们中国人现在的平均寿命已经超过76岁,如果活那么久,大家觉得得癌症的概率有多高?听到各种答案都有,但实际上,概率是20%,也就是说,平均五个人里会有一人得癌症;男性概率更高,大约四个人里就有一个。
全球范围内,目前有超过5000万人是癌症康复者或处于“带瘤生存”的状态。这表明,癌症其实已经没有那么可怕了,不像几十年前那样被视为绝症,当时我们几乎束手无策。情况在不断变化,今天就通过几个故事来告诉大家,这是如何发生的。
我们回到1947年,在美国,一位名叫西德尼·法伯(Sidney Farber)的小儿白血病医生,曾为此感到非常苦恼。当时,小儿白血病是绝症,几乎无药可治,最多只能用激素缓解,孩子往往在几周或几个月内就会去世。他渴望能找到方法让孩子们活得更久。
他从一种名为恶性贫血(Pernicious anemia)的疾病研究中获得灵感。在显微镜下,恶性贫血和儿童白血病都表现出巨大的异常细胞。当时发现,恶性贫血可以通过叶酸(Folic acid,维生素B9)来治疗,叶酸能让异常细胞转变为正常的红细胞。法伯因此设想,是否也能给白血病患儿使用叶酸。
然而,结果非常惨烈:使用叶酸不仅没能治好白血病,反而加速了白血病细胞的爆发性增长,导致患儿迅速离世。法伯因此受到了广泛的批评,被指责进行了失败的实验。
我想强调的是,一个实验即使没有达到预期效果,甚至结果完全相反,它也并非无效。科学的开创性研究往往意味着前人未曾涉足的领域,与预期结果相反的发现,恰恰可能是通往诺贝尔奖的契机。因此,我们绝不能忽视那些与设想完全不符的实验结果。
当法伯了解到叶酸反而会加速儿童白血病的进展后,他将思路反转:如果叶酸能刺激细胞生长,那么它的拮抗剂——抗叶酸(Antifolate)的药物——是否就能抑制癌细胞生长呢?通过这种反向思考,他找到了一个与叶酸结构非常相似的化学物——氨基喋呤(Aminopterin),仅是将一个氧原子替换为氮原子。
氨基喋呤进入体内后,能与叶酸竞争,阻断叶酸刺激细胞生长的功能。1948年的初步实验中,16名患儿中有10名显示出有效,这标志着化学治疗(Chemotherapy)的大门由此打开。法伯因此被誉为“现代化疗之父”。
从一个看似失败的实验中,法伯找到了颠覆性的研究思路,首次证明了即使是最恶性的癌症,也可以通过化学药物治疗。在此之前,癌症治疗手段仅限于手术和放疗。化疗极大地提高了儿童肿瘤的治愈率,使得许多曾被视为绝症的儿童肿瘤,现在生存率已大幅提升,某些亚型甚至超过90%,平均生存率也超过85%。
因此,如果孩子不幸罹患癌症,不必过度恐慌,很多孩子是可以通过治疗而康复的。
根除幽门螺杆菌:预防胃癌的关键
在癌症治疗取得进展的同时,预防也同样重要。我下面要讲的故事,对中国人尤其重要——胃癌。全球每年超过100万人被诊断为胃癌,中国是胃癌的第一大国,约占全球患者的40%。
胃癌的高发与饮食习惯有关,如吃得太咸。中日韩三国都是胃癌高发国家,这与我们相似的饮食习惯有关,如韩国泡菜、日本料理以及中国的香肠腊肉。世界卫生组织列出的100多种“一类致癌物”中,就包括了烟、酒,以及中式咸鱼(并非危险程度与核弹相当,而是指有明确的科学证据显示其与致癌相关)。因此,警惕高盐饮食非常重要。
然而,胃癌真正的另一个巨大风险并非来自饮食,而是一种感染:幽门螺杆菌(Helicobacter pylori: 一种在胃中生长的杆状细菌)。这一发现由澳大利亚科学家巴里·马歇尔(Barry Marshall)和沃伦(Robin Warren)共同完成,他们因此获得了2005年诺贝尔生理医学奖。
这项发现源于1982年,当时年轻的马歇尔医生主要治疗胃病,如胃溃疡、胃炎、胃癌等,但对病因知之甚少。在那个年代,许多无法解释的疾病常被归咎于“情绪问题”或“容易生气”,甚至用抗抑郁药物来治疗胃炎,效果却不理想。
一天,病理学家沃伦在显微镜下观察胃部切片时,发现在一些患有胃炎的病人样本中,存在看起来像细菌的蓝色或蓝绿色物质。他们因此推测,胃部可能存在能导致胃炎和胃溃疡的细菌感染。
当时,没有人相信这个理论,因为胃部极端酸性的环境被认为不可能孕育细菌。尽管他们发表了许多论文,但无人相信。马歇尔后来回忆,面对巨大的反对声浪,他坚信自己是正确的。
为了证明自己的观点,马歇尔做了一件震惊科学界的事情——拿自己做实验。1984年,他培养了一大罐幽门螺杆菌,并喝了下去,预计需要几个月才能出现症状。然而,事态发展远超预期:第三天即开始出现恶心、口臭等症状,第五天开始呕吐,第八天症状严重到无法下床。内镜检查证实,他成功感染了胃炎。
尽管经历了巨大的痛苦,马歇尔作为一名优秀科学家,并未浅尝辄止,而是坚持继续实验,直到第14天再次取样,发现胃炎更加严重,才终止实验并开始服用抗生素。这种科学精神——坚持不懈,即使面对质疑也要用数据说话——最终说服了所有人。
此后,更多研究证实了幽门螺杆菌与胃炎、胃溃疡及胃癌的明确关联。例如,幽门螺杆菌阳性者患胃癌的风险是普通人的3-6倍。因此,体检发现幽门螺杆菌阳性,强烈建议进行根除。韩国的研究显示,对于有胃癌家族史的人,根除幽门螺杆菌可将胃癌风险降低73%,效果远超任何保健品。幽门螺杆菌的发现及后续研究,已使数百万人获益,这正是科学的力量。
这给我们一个重要启示:如果你的发现不被父母或他人相信,一定要收集数据来证明。否则,争论将无休无止。
科学精神与个体实验
说到诺贝尔奖,我想再讲一个故事。拉尔夫·斯坦曼(Ralph Steinman),2011年诺贝尔生理学或医学奖得主,因发现了重要的树突状细胞(Dendritic Cells: 免疫系统中一种关键的细胞)而获奖。他的获奖尤为特殊,因为他是诺奖历史上第一位,也可能是唯一一位死后获奖的人。
2011年,诺奖委员会通知他获奖,接电话的却是他的家人,告知他在三天前已因胰腺癌去世。尽管诺奖规定不颁发给已故者,委员会最终讨论决定仍授予他该奖项,理由是“决定授予奖项时,他尚未去世”。
斯坦曼本人于2007年罹患恶性胰腺癌,即所谓的“癌中之王”,患者平均生存期不足一年。作为顶尖免疫学家,斯坦曼深知胰腺癌的危险性,但他没有仅仅等待标准治疗。他选择自我实验,尝试了自己实验室研究的癌症疫苗,即免疫疗法。
结果非常显著,他以极高的生活质量高质量地存活了四年半,远超预期,并且在病中仍坚持到实验室工作。这充分展现了他作为科学家的坚韧。
然而,我在此刻向大家提问:拉尔夫·斯坦曼使用的这种新型癌症疗法有效吗?(现场观众反应)
大家给出的答案不一,但多数倾向于认为有效。基于我提供的信息,确实如此。但我要告诉大家,我刻意隐瞒了一个重要信息:斯坦曼除了尝试自己的癌症疫苗外,还联合了七位好友实验室的七种创新疗法,他总共尝试了至少八种创新疗法。
得知此信息后,再问:他自己的癌症疫苗有效吗?(现场观众反应)
这次,认为“说不准”的观众明显增多。这恰恰是我要传达的关键点:仅仅通过隐藏信息,就能轻易改变人们对事物的认知。
因此,在辨别癌症谣言时,最重要的一点是不要轻易相信个例。民间“神医”最惯用的伎俩就是隐藏信息。他们会夸大某个案例,省略事实的关键部分,从而制造“神医宇宙”。
我曾有幸与一位“神医”对质,他声称其疗法非常好,因为所有回来复查的病人效果都很好。我指出,能回来复查的或许情况尚可。更重要的是,我认识一位被他重点宣传的患者。这位患者实际上是早期肿瘤,经过了手术、放疗和化疗,仅是在其处服用了两剂草药。然而,宣传中却将其描述为晚期恶性癌症患者,仅凭他的草药就治愈了。这便是骗子惯用的伎俩。
当批判这些“神医”或骗子时,尤其是他们打着中国传统医学旗号时,常会收到“积极”反馈,因为这触及了某些敏感话题。有人质疑,是不是只相信国外前沿科学,而否定传统医学?难道民间偏方和中国几千年的传统医学就一无是处吗?
中药砒霜的科学升华
当然不是。今天,我想分享中国人对世界抗癌领域最大的贡献——砒霜的故事。大家可能熟悉潘金莲和武大郎的故事,听到砒霜,可能首先想到的是毒药。
砒霜的化学结构非常简单,是三氧化二砷(Arsenic Trioxide)。在高剂量时它有毒,但并非不能用作药物。事实上,全球各地都有用砒霜或砷剂治病的悠久历史。
在中国,70年代黑龙江地区一位老中医,在治疗癌症时使用了“砒霜+汞+蟾酥”的复方。这种“以毒攻毒”的方式,虽然很多患者难以承受,但个别患者的肿瘤得到了长期控制,实现了“带瘤生存”。
这引起了张亭栋、韩太云等医生的兴趣。他们研究该偏方,发现其有效性,但毒性极强。作为科学家,他们首先想到的是:这三个成分是否都是必需的? 实验证明,事实并非如此。
经过科学拆分和研究,最终证明只需要砒霜(三氧化二砷),而汞和蟾酥仅增加毒性,对治疗癌症并无益处。这一发现极大地提高了治疗窗口(Treatment Window: 药物能够治疗某些肿瘤同时副作用较小的剂量范围),允许使用更高剂量的有效成分。
这种提纯后的砒霜制剂后来被命名为**“癌灵一号”**(Cancer Elixir No. 1),于1979年发表在中文杂志上。这项研究有多项了不起的发现:
- 证明了“癌灵一号”可以单独治疗癌症,而非仅是辅助化疗、放疗。
- 确认了砒霜是有效成分,无需混合。
- 发现了其治疗效果与癌症类型密切相关,对白血病,特别是急性早幼粒白血病(Acute Promyelocytic Leukemia: 一种白血病的亚型)效果最佳。
这项发现,将一个混乱的民间偏方提纯,找到了有效成分,并确定了最精准的治疗人群。基于此,张亭栋和王振义先生获得了2020年的未来科学大奖。该奖项表彰了他们发现三氧化二砷和全反式维甲酸(All-trans Retinoic Acid)对治疗急性早幼粒白血病的疗效。
目前,这两者的混合已成为全球治疗此类白血病的标准治疗方案。在此之前,这种白血病的治愈率为0%;而现在,治愈率高达80%-90%。这是中国人对世界抗癌史做出的最原创的贡献。
我们常常跟进国外的研究,而这项成果则真正源于民间偏方,并最终通过科学思维得到提炼和升华。这展示了我们对传统的尊重——不是全盘接受,而是“取其精华,去其糟粕”,并造福世界。
随着国内外科学家不懈的努力,癌症的生存率正日益提高。从曾经的绝症,到如今某些癌症类型和亚型治愈率达到90%以上,甚至一些曾经生存率个位数的癌症也翻了好几番。这就是科学的力量。人类几千年来未解决的问题,通过科学思维和科学实验,正在取得进步。
当然,我们前行的道路依然漫长,除了癌症,还有许多慢性病需要攻克。我希望在座的同学们,未来能对科学和科研产生浓厚的兴趣。更重要的是,我希望大家投身科研,不是为了名或利,而是因为科研本身真的非常有趣。
谢谢大家。