Danny Hillis:從蛋白質體學的觀點來瞭解癌症

我承認我有一點點緊張， 因為我要說一些極端的東西， 談要如何以不同的角度看癌症， 但在座有很多人 卻比我還瞭解癌症。 但我也要說我其實沒有我應當的那麼緊張 因為我很確定我是對的。 （笑聲） 而且這個，事實上， 會是我們未來治療癌症的方法。 要談癌症， 我們必須先談這個-- 讓我用這張大投影片。 首先，我要讓你們從另一個角度看基因體。 我想要以一個更廣的角度 來看整件事情， 然後談一下你們沒那麼常聽到的東西，也就是蛋白質體學。 解釋了這些後， 我便可以談我認為和現今不同的 治療癌症的方式。

所以讓我從基因體講起。 它是個熱門的話題。 它是我們學到最多的地方。 它是先驅。 但它有它的極限。 尤其是：你們可能聽過 基因就像是身體的藍圖。 如果這是正確的，那就太好了， 但這不是正確的。 基因像是你身體組成表。 它沒有解釋這中間如何串聯， 什麼引起什麼之類的事。 所以如果我要來比喻， 想像你要分辨一個好餐廳、 一個健康的餐廳 和一個壞餐廳， 而且你所有的只是一張他們庫存的 食材表。 所以有可能是，你去一家法式餐廳 你發現他們只有人造黃油 沒有奶油， 你會說：「喔！我知道哪裡出錯了。 我可以讓他們變健康。」 而且有可能有一些像那樣的特殊例子。 你當然可以從他們食品室有的東西中 輕易分辨 中式餐廳和法式餐廳。 所以食材表是能夠告訴你一些東西的， 而且有時候會告訴你哪裡出問題了。 如果他們有很多鹽， 你可能會猜他們放太多鹽之類的。 但知道的是有限的， 因為要真正知道一家餐聽好壞， 你需要吃吃看他們做的食物，你需要知道廚房中發生了什麼事， 你需要食材的最終產物。

所以你如果看一個人， 看他的基因，這是相同的道理。 我們看得懂的基因部份 就像是食材表。 所以， 是有些時候我們可以看到 不好的食材。 囊胞性纖維症就是一個 你可以看組成就知道會有疾病， 且我們可以直接建立 這些組成和疾病的關連。 但大部份時候，你需要知道在廚房發生了什麼事， 因為，大部份生病的人之前是健康的， 但他們有一樣的基因組。 所以基因組只是告訴你 預先的定位。 所以你可以知道的是 你可以從組成成分表中 看出亞州人和歐洲人的差別。 但大部份的時候你沒有辦法看出 一個健康的人和不健康的人的差別-- 除了在很特殊的例子上。

既然如此，為什麼基因學 這麼重要？ 首先， 我們可以讀它，這很棒。 在某些情況下非常有用。 它也是生物理論上 非常重要的榮耀。 這是一個生物學家們 一直想搞對的理論。 基因同時也是是達爾文 和孟德爾和其他人理論的基礎。 所以它是唯一一個他們預測且建構的理論。 孟德爾有點抽象地 說明基因這個概念。 然後達爾文在這個基礎上 建立了一整個理論。 然後華生和克力克 真的去找且找到了基因。 這在物理學上常常發生。 你預期會有黑洞， 你去找然後透過望遠鏡去看，真的找到了。 但在生物上這很少發生。 所以這個大榮耀--重要到 幾乎成爲生物學上的 信仰教條。 且達爾文演化論 就是核心理論。

另外一個讓基因這麼受喜愛的原因是 我們可以測量它。它是數位的。 事實上， 感謝Kary Mullis， 你基本上只需要比你廚房再多一點用具 就可以測量你的基因組。 舉例來說，透過測量基因組， 我們從其間的相似性 學到很多關於我們和其他動物的關係、 或是我們跟其他人的關係--像家族表， 或是生命表。 僅僅只是比對基因間的相似情況， 我們可以得到很多資訊。 當然在醫學上 這是非常有用的， 因為醫生可以得到 與瞭解家庭病史相同的資訊。 事實上， 你的基因比你還瞭解你的家庭病史。 所以利用解讀基因組， 我們可以瞭解更多你不知道的關於你的家庭的資訊。 我們可以發現一些 你如果看夠多你的親戚 將可能會找到的資訊， 但這些可能是驚人的。 我做了「二十三和我」（基因檢測）的測驗， 且驚人地發現我是又胖又禿頭的。 （笑聲） 但有時候你會學到一些更有用的東西。

但大部份時候 當你生病時你需要知道的 不是你的體質， 而是現在在你身上發生了什麼事。 要瞭解這個，你需要做的是 你需要看這些基因 製造的東西 和基因背後發生的事情。 而那正是蛋白質體學。 就像基因體學是研究所有的基因 蛋白質體學就是研究所有的蛋白質。 蛋白質是所有在你身上 在不同細胞間傳遞訊息的小東西。 而細胞則是體內工作的機器。 那是事情的發生地。 基本上， 人體是一場正在進行的對話， 是正在細胞內和細胞間進行的對話， 細胞互相告訴對方該生長還是死亡。 當你生病時， 這樣的對話出現問題。 所以訣竅是-- 不幸的，我們沒有像測量基因一樣 有個簡單的方式可以測量蛋白質。

所以測量是個大問題-- 如果你試著測量所有的蛋白質，這是非常複雜的過程。 需要好幾百個步驟， 而且需要花很久很久的時間。 而且蛋白質含量也有關係的 十分之一的含量差異可以有嚴重的影響， 所以不是像DNA那樣有數位性的。 而且基本上我們的問題是 如果有人在一個很長的過程的中間， 他們停下來一下下， 且他們把東西留在生物酶中一秒鐘， 突然所有從那時後開始的測量值 就都不對了。 當他們這麼做時， 人們會得到非常不一致的結果。 有人很努力做這個。 我試了幾次， 看了這個問題然後放棄。

我一直接到一個癌症學家的電話 他叫大維艾格斯。 在Applied Minds的人常常接到很多電話， 來自於需要幫忙解決他們的問題的人， 而我不覺得這個是我會想要回電的人， 所以我一直把他放到晚點再回的名單。 直到有一天， 我接到約翰杜爾、比爾貝客門、 高爾打來的電話， 都叫我要回大衛艾格斯的電話。 （笑聲） 所以我想「好吧，至少這個人人脈豐富。」 （笑聲） 所以我們開始談， 然後他說：「我們很需要一個更好的測量蛋白質的方式。」 我說：「我都看過了、做過了。 一點都不容易。」 他說：「不不，我真的很需要。 我的意思是，我每天看到病人死亡 因為我們不知道病人體內發生什麼事。 我們必須想個辦法。」 然後他給我看一些例子 和為什麼他很需要這個技術。 然後我瞭解到，哇，如果我們做得到的話 這會是很大的改變。 所以我說：「好，讓我們來看看。」

Applied Minds有一些閒錢 可以讓我們不需要跟任何人要錢獲取得許可 就可以做些事情。 所以我們開始試試這件事情。 當我們在做的時候，我們瞭解到這是很基本的問題-- 就像喝一口咖啡-- 就是有很多人在做這個複雜的事 但事實上我們需要的 是自動化的流程 然後建造機器人 來測量蛋白質體。 所以我們這麼做了。 與大衛合作， 我們創立了一個叫做「Applied Proteomics」的公司， 專門建造這樣的機器流程線， 這樣可以很穩定的測量蛋白質。 且我會給你們看蛋白質測量是怎麼做的。

基本上，我們做的是 我們從病人身上 取一滴血， 然後我們將這滴血中的蛋白質 依照它們的 重量、 它們的光滑程度來分類， 然後將它們放在一張圖上。 然後我們可以同時 看到這滴血當中 千百種的特色。 隔天我們可以取另一滴血， 然後你會發現你隔天的蛋白質是不一樣的-- 蛋白質在你吃過食物或睡過覺後都會不一樣。 他們真的告訴我們發生了什麼事。 所以這張圖， 對你們來說看起來像是一團大污點， 但卻是讓我對這件事感到興奮的原因 而且讓我們覺得我們是往對的方向前進。 所以如果我們把這張圖放大， 我可以給你們看這是什麼意思。 我們整理了這些蛋白質--從左至右 是這些片段的重量。 由上至下則是他們的光滑程度。 所以我們把他放大讓你們可以看清楚一些。 這邊每一條線 就是我們在看一個蛋白質時得到的訊號。 你們可以看到這些線是一群一群的 有蹦蹦蹦蹦蹦好幾條線。 這是因為我們很精準的測量重量-- 碳有不同的同位素， 所以如果有多一個中子， 我們就會測出是不一樣的物質。 也就是說我們把每一個同位素當作不一樣的來測量。

所以這給你們一個 這個測量有多精密的概念。 所以看這張圖 有點像伽利略 在看星星一樣， 就像他第一次透過望遠鏡看， 然後你突然說「哇！這比我們想像的複雜許多。」 但我們可以看到這些東西 而且知道他們的特色。 這就有點像是從各種簽名中找出規律。 我們拿這些資訊做的是， 舉例來說，我們看兩個病人， 一個對某種藥有反應，另一個則沒反應。 然後問：「這兩者身體之間 有什麼不同？」 所以我們可以讓這樣的測驗夠精準到 讓我們可以把兩個病人的資料疊在一起然後看出不同。

這裡綠色是愛莉絲 紅色是包伯。 我們把他們倆疊在一起。這是實際的數據。 你們可以看到，大部份相交呈黃色， 但有些是只有愛莉絲有， 而有些只有包伯有。 如果我們可以有類似的東西 來看對藥物有反應的人， 我們可以看到血液中， 他們有一些特別的狀況 讓他們可以對藥物有反應。 我們可能根本不知道這個蛋白質是什麼， 但我們可以看到 是否會對疾病有影響。 所以到這裡，我認為已經 是在醫學上很有用的了。 但我覺得 這只是我們以後 將如何治療癌症的開端。 所以讓我談談癌症。

關於癌症-- 當我剛開始接觸的時候， 我事實上什麼都不知道。 但跟大衛艾格斯合作， 我開始觀察癌症治療， 還去看癌細胞移除手術。 按照我的觀察， 對我來說我們治療癌症的方式 是不合邏輯的。 為了瞭解它， 我必須學這個是從何而來。 我們治療癌症的方式有點像是治療感染性疾病。 我們治療的方式像是一個外來物侵入， 且我們需要殺死這個外來物。 所以這是標準範例。 另一個 理論在生物學是對的的例子-- 就是細菌和疾病的關係。 所以大部分醫生的訓練 就是去診斷 也就是說把你放在某一個類別中 然後給你一個科學上證明為有用的 治療方式。 這對治療感染性疾病是很有用的。 如果我們把你放在得到梅毒的類別， 那麽我們就給你盤尼西林。 我們知道這是有用的。 如果你有瘧疾，我們給你奎寧， 或它的一些衍生物。 這基本上是醫生被訓練來做的事。 這在感染性疾病上 有的效果-- 是幾近神奇的。 而且如果醫生們不這麼做， 在座很多人可能活不到現在。

但現在讓我們以同樣的方式 對待這個叫做癌症的疾病。 問題出在於，在癌症中， 並沒有外來物 侵入人體。 是你自己，你有問題。 那個你身體中的對話 出了問題。 所以我們要如何診斷這個對話？ 目前我們根據身體部位把它劃分-- 你知道的，就是在哪裡發生-- 所以我們根據身體部位 有不同的類別。 然後我們有臨床試驗， 有針對肺癌的藥的試驗， 有另一個針對前列腺癌，然後另一個給乳癌， 我們把他們看待成不同的疾病。 且這樣的分法 是基於發病表面的症狀。 但當然的，實情跟發病表面的症狀 是沒有太大關係的。 因為癌症是系統出問題。 事實上，我認為我們把癌症當作“一個東西” 這個看法本身就有問題。 我認為那是個很大的錯誤。 我認為癌症不該是名詞。 我們應該把癌症當作動詞， 像是我們正在做，不是我們有。 且那些腫瘤， 是癌症的症狀。 所以你的身體可能隨時都在癌症中。 但你的身體有很多系統， 會讓它在控制當中。

所以要給你們一個 我剛剛比喻的概念 想像癌症是個動詞， 想像我們對配管系統完全不了解， 還有我們談論的方式， 我們會回到家看到廚房漏水， 我們會說：「喔，我的房子有水。」 我們會把它分類--水電工會說：「水在哪裡？」 「在廚房裡。」「喔，你有廚房水。」 有點像是這樣理解的。 廚房水？ 好，首先，我們要去那裡把水擦乾。 然後我們知道如果在廚房撒Draino清潔劑 會有幫助。 如果是客廳水， 可能要到屋頂上塗焦油有用。 這聽起來很可笑， 但這基本上這就是我們現在的做法。 我不是說當你有癌症的時候你不該把水清乾淨。 我是說它不是真正的問題； 那只是問題的症狀。

我們需要修理的 是整個過程， 而那是在蛋白質的層面上 決定的。 要去瞭解為什麼你的身體不能像以往一樣 修復自己？ 因為平常你的身體隨時都在處理各種問題。 所以你的房子也一直都在處理漏水。 是去解決這個問題，是將水排出系統外。 所以我們需要的 是一個整個過程 因果關係的模型。 蛋白質體學可以給我們 做這樣的模型的能力。

大衛邀請我 到國家癌症學院演講 安娜芭克也在那。 我在那演了講 問說：「為什麼你們不這麼做？」 安娜說：「 因為在癌症中的人 不會這樣看這件事。 但我們要做的是，我們要創造一個計畫 讓癌症領域外的人 可以和真正 瞭解癌症的醫生合作， 然後做出不同的研究方向。」 所以大維和我申請了這個計畫 且在南加大 創造了一個聯合會， 在那我們有世界上最好的癌症學家， 一些世界上頂尖的生物學家， 從冷泉港， 從史丹佛，從奧斯丁-- 我不列舉全部的地方-- 這些人一起做這個研究計畫 花五年的時間， 我們要試著去建造一個癌症模型。 我們從老鼠開始。 在這個過程中 我們會犧牲很多老鼠， 但他們的犧牲會是有用的。 且我們要試著達到一個 可以預測的模型， 我們可以瞭解 什麼時候癌症會發生， 事實上發生了什麼事， 和什麼樣的治療方法可以治療癌症。

讓我給你一個我認為 未來癌症治療的方向。 我認為總有一天， 當我們有針對人類的模型後， 我們有一天會做到的-- 我的意思是，我們這個團隊不會一直做到那-- 但總有一天我們會有一個很棒的電腦模型-- 有點像是世界天氣模型那樣。 這系統有很多不同的訊息， 可以提供在不同層面蛋白質的對話中 發生的事情。 所以我們可以 針對特定的模型 來跑這樣的模擬-- 且這也可以幫助ALS（脊椎硬化症） 或其他任何一種神經退化性疾病， 像是這一類的事-- 我們可以特別為你 來作模擬， 不只是一般不特定的人， 而是在你體內發生的事。

在這樣的模擬中， 我們可以特別為你設計 一系列的治療， 這有可能是很簡單的治療，很少量的藥物。 有可能是，那天不要吃東西， 或是給他們一點點化療， 或一點點放射線治療。 當然，有時候我們也會開刀或做一些其他的事。 但完全針對你來設計的治療， 來幫助你的身體 回到健康的狀態-- 引導你回到健康。 因為你的身體會做大部份的修理動作， 我們只是需要把錯誤的地方稍微修正一下。 我們把它放在矯正器中。 所以你的身體基本上有很多可以 治療癌症的方法， 我們只是要把它引導到正確的方向 讓它們做這個工作。

所以我相信這會是 未來治療癌症的方法。 這會需要很多努力， 很多研究。 會有很多像我們這樣的團隊 來研究這個。 但我認為最後， 我們可以針對每一個人設計 專屬個人的癌症療法。

謝謝大家。

（掌聲）