
Franziska Michor,25岁,美国纪念斯隆凯特琳癌症研究中心理论进化生物学家。
现代医学是以生物学为依据,而生物学则是以牛顿的物理学为依据。但Franziska Michor却用数学治疗人类的天敌——癌症。她父亲是奥地利著名数学家Peter Michor,以研究基于位形空间理论的几何建模方法蜚声学术界,其中涉及了繁多的方程式,用她的话说,就是“真正的大方程式”,所以她自然也聪颖过人,但这并不是本文所要叙述的关键。从统计学的角度看,她所做的一切并非让人置信。她关注人类能力的普通运行,对弧线排序中人们能做和不能做的过于泛泛,以致怪异得让一切成为不可能。她认为药物——尽管她很忌讳如此称呼——太没有实用性了,所以自从19岁成为了理论生物学家后,她没有结识任何一位科学家或是医生。至少对癌症或者进化盲神来说,任何药物都无效。她所要做的是用数学治病。不懂数学人不可能聪明,但懂数学并非能做任何事,因为你不能用数学知识解决问题。几个世纪以来,物理学只停留在记述科学的范畴,拿不出有利证据。直到牛顿发明了微积分学,物理学才上了台阶,从仅仅描述昨天的星球到预测未来的星球由此物理学成为了数学学科,而药物学现在就处于当初物理学那样一个尴尬的境地,让人困惑,只停留在记述科学的范畴,准确说,还不是真正意义上的科学。Franziska认为,如果你喜欢科学、但讨厌数学的话,那该去学药物。药物面临的问题是:进化青睐数学,癌症青睐数学,两者都从变异中获得了力量,随着时间的推移都在增加着指数。药物也不例外,数量更多。它与癌症搏斗了几十年,尽管花了那样多的时间和财力,但却没有取得什么胜利。
就拿慢性粒细胞白血病来说,从癌症的角度看,这种病不复杂,是一种起源于多能干细胞的肿瘤性增生疾患,其临床特点是粒细胞显著增多,脾脏明显肿大,绝大多数具有相对特异的ph标记染色体,病变较缓慢,大多因急并发症而死亡。各种年龄均可发病,男性较女性多。患者除有低热、消瘦及乏力症状外,可因脾脏压迫胃肠而引起食欲减退、左上腹坠痛等消化道症状。疾病早期可触及脾脏,晚期病人几乎都有脾肿大,甚至可占满全腹而进入盆腔,质地坚硬而表面光滑,脾栓塞或脾周围并发症较其他白血病为多见。“格列卫”(Gleevec)是治疗这种疾病的特效药,也是目前最好的抗癌药,但问题是一旦人们停止服用,人体血液中的癌细胞便迅速增加,恢复到服药前的水平,甚至还要高,这让人大惑不解。对慢性粒细胞白血病患者,她从不采用侵入疗法,而是先用数字,然后用数学治疗。她先用血球计算来自澳大利亚的实验合作者,然后计算癌症随着时间推移对抗癌药“格列卫”的反应程度。一旦她获得了数据,即刻写下一组方程式,用数学法确诊如下:1)格列卫不能影响癌症病因干细胞的数量;2)格列卫,尽管有疗效,但不能治愈慢性粒细胞白血病;3)尽管药物相对聪明,癌症相对愚笨,但比较而言,癌症更聪明。尽管她知名于把数学带入了药物中,但她并不是数学家,按她的话说,是一个“研究癌症的理论进化生物学家”,听上去简单,但工作意义巨大。至于数学为何与药物结合,她给出的理由如下:1)进化生物从本质上说是数学范畴;2)数学有助人思维清晰;3)没有数学,你会犯错误,还会碰到困惑;4)你不可能误解方程式。那对患者最好的治疗方法是什么呢?1)化疗持续的时间越短越好;2)由于毒性副作用,化疗与休假搭配治疗越多越好。
改变世界的创意
电子皮肤
普通电子皮肤速度和小巧类似我们今天用的电子产品和电脑,但存在着一个巨大的缺陷。它们坚硬、结实却又脆弱,与普林斯顿大学的电子工程师Stephanie Lacour研究出的新式连接器恰恰相反:柔软和弹性的电子连接器将被用来制造电子皮肤和韧性电脑。
2002年,博士后研究员Stephanie Lacour在弹性硅树脂中找到了一种通过埋入让金属有弹性的方法,把宽大的波纹状金属膜埋入一块有弹性的硅橡胶皮中,这种波纹状金属膜即使长度拉伸一倍也仍然能导电,而不像一般的导线会拉断,用这种波纹金属膜制作机器人皮肤是比较理想的。为了让机器人皮肤具有和人的皮肤一样的功能,机器人的皮肤必须满足两个看起来相互矛盾的要求:一是机器人皮肤必须像人的皮肤一样有弹性,以使机器人行动起来和真人一样敏捷灵活;二是机器人皮肤上必须有足够多的传感器电路,但这些传感器电路用普通的金属导线连接会在皮肤伸长时损坏。对人体修复术来说,它的诞生最有实际意义。想想看,电子手能感觉到火炉或情人的炽热,Lacour计划用2-5年时间,研发出第一只修复手套。它需要与一台微型电脑相连接,以提醒戴修复手套者不同的知觉变化。下一步是设立一个能模仿神经细胞形态的系统,并把信号直接传递给大脑,使佩戴者能感知真实世界的触觉信息。
但没有接受过修复术的人也同样能从这项发明中受益。她设想在T恤上埋入电子仪器,以判断是否婴儿停止了呼吸,还可以埋入能折叠的全球定位的地图。她还有更大胆和更有趣的设想,且与我们日常生活相关,比如从老虎到颅骨的交叉互动文身,但前提是你的心情和穿戴是否吻合。 ——Meryl Rothstein