癌症是一种毁灭性的疾病，也是西方世界最大的杀手之一。本周，在一个特别节目中，Kat Arney调查了科学家们是如何反击的，从在实验室里制造肿瘤到治疗癌症的“谷歌地球”。
在这一集里
什么是癌症?
英国癌症研究中心的艾玛·史密斯博士
在世界范围内，每年有超过1400万人被诊断患有癌症，到2030年，这一数字预计将上升到2100多万，因此这是一个日益严重的全球问题。凯特·阿尼采访了英国癌症研究中心的科学传播经理艾玛·史密斯，以了解癌症的基本知识。
艾玛-正常情况下细胞是受到高度控制的。只有当你的身体需要它们时，它们才会生长，当有信号这样做的时候。在癌症中，细胞中的一些信号，一些基因已经失控。由于某种原因，细胞开始分裂和繁殖，失去控制，然后某种细胞过多，这时就形成了肿瘤。
我们是把癌症作为一种疾病来讨论吗?有一个“大C”——它只是一种东西吗?
艾玛:绝对不行!我们是由数百种不同类型的细胞组成的，癌症可以出现在许多不同的组织中:肠，肺，胰腺，所有这些不同类型的癌症都有不同的特征。它们是由不同的错误分子和不同的错误基因引起的，当然，这需要不同的治疗方法。所以我们绝对不能把癌症当作一种疾病来治疗。
我们对不同类型癌症的成因了解多少?人们责怪环境，责怪压力，有些人说，这是基因决定的，不是吗?
艾玛:这是一个非常非常复杂的混合。有些是由于我们所做的事情，我们生活的方式，我们环境中的事物。我们称这些为可预防的癌症原因。在我们的环境中，这些东西会对我们的DNA造成损害，正是这种对DNA的损害引入了一个缺陷，而有缺陷的基因可能会意外地告诉细胞开始繁殖，然后，你就得了癌症。
但是，当然，这并不是故事的结尾。有些癌症是由于——我在头条上看到它被称为“坏运气”。好吧，我们不要说这是运气不好，我们就说这是自然吧。我们所有的细胞都能分裂，每次分裂，不幸的是，尽管我们愿意相信，人类并不完美。当细胞复制自身和复制DNA时，它可能会不小心引入一个错误。这不是一个100%完美的过程，只是这样做，你可能会在一个关键基因上有一个错误，可能会发展成癌症。这就是自然的一面。
但我们环境中的化学物质和其他东西也会引入这些DNA错误，所以这是两者的混合。大约十分之四的癌症，我们称之为“可预防的”，所以如果人们想降低癌症风险，有很多很多事情可以做。
你提到过有缺陷的基因和分子会导致癌症。那么到底有多少癌症存在于基因中呢?它能被继承吗?这是怎么回事?
艾玛:这是可以遗传的。在某些例子中，人们从父母那里继承了某种缺陷，这种特殊的基因非常重要，因此，它增加了患癌症的风险。但这只是癌症的一小部分。大多数癌症只是自然的结果，或者只是变老。因为随着时间的推移，损伤会在我们的细胞中累积;我在我们的环境中提到的所有这些东西。所以有一些特定的基因，但这些基因在我们所见的癌症中只占很小的比例。
所以，到目前为止我们知道癌症不是一种疾病;这是许多不同的疾病。原因很复杂。我们的环境、我们的行为和我们身体本身之间存在着相互作用。那么我们如何治疗癌症呢?或许，治疗也不是一刀切的吧?
艾玛:当然不是，但治疗方法可以大致分为几类。经常上头条的药物和现代药物都非常昂贵。但这些药物的目的是专门瞄准癌细胞;它们被称为靶向治疗。化疗是癌症治疗的基石之一。更普遍的是，它不是专门设计来攻击癌细胞的，但在某些情况下，它非常非常有效。另一种是放射治疗，放疗，当然还有手术。把它们放在一起，通常病人也会得到一种混合物。他们不只是接受一种治疗;通常它是几种不同类型治疗的结合。
放大放射治疗
与皇家马斯登医院，Uwe Oelfke，癌症研究所的Alison Tree合作
医生手中的一种癌症治疗方法是放射治疗。它可能不像化疗或登上头条的昂贵抗癌药物那样广为人知，但放射治疗是许多成功治疗的基石。Kat Arney采访了Uwe Oelfke，在他之前是皇家马斯登医院的临床肿瘤学顾问Alison Tree，他是治疗前列腺癌的专家，以了解更多关于放疗的信息。
艾莉森:放射治疗是一种高能X射线治疗，我们用它来杀死癌症中的坏细胞，也就是导致癌症的细胞。它之所以有效，是因为癌细胞周转非常快——这是导致癌变的部分原因。而你的正常组织更新非常缓慢所以它们有足够的时间来修复放疗造成的损伤。而癌细胞被杀死，癌症有望被治愈。
什么类型的癌症可以用放射治疗?
艾莉森:大多数类型的癌症都可以用放射治疗，实际上，放射治疗涉及到大约40%的癌症治愈。所以这是一种非常经济有效的治疗癌症的方法。大多数癌症，比如前列腺癌;前列腺癌的最大比例是通过放疗而不是手术治愈的。
Kat:目前正在进行什么样的研究来确定放射治疗的最佳目标?它看起来很强大，但你必须把它做成精确的武器。
艾莉森。是的,当然。在皇家马斯登，我们用临床试验来加速进展。除非你测试一些东西，否则你无法评估它的好处，我的同事们已经进行了一些试验，改变了我们治疗前列腺癌的方式，例如，在过去的十年里。创新的一部分在于我们提供治疗的方式。我们可以有效地塑造光束，塑造光束在癌症周围传递剂量的方式，而不影响正常组织，从而减少治疗的副作用。
凯特:癌症的一个问题是它在体内，如果你要对一个人进行辐射，你当然要知道癌细胞在体内的哪个部位。你怎样才能发现一个人体内的癌症，从而知道你要针对它进行治疗呢?
艾莉森:好问题。目前我们所做的是根据CT引导光束。CT是一种相当标准的扫描，很多人都做过。我们有能力在病人接受放射治疗之前在他们躺在床上等待治疗的时候做CT扫描。但是CT并不是诊断癌症的最佳方法。大多数癌症是由软组织造成的，骨癌非常罕见。
MRI扫描能更好地显示软组织。这就是磁共振直线加速器，我们在皇家马斯登拥有的一台新机器，将变得非常重要的地方，因为我们将能够更好地看到癌症。这在技术上是很难做到的。如果你把放射治疗和磁铁放在同一个房间里，它们会互相干扰，所以世界各地花了多年的合作发展才使这成为现实。
关于人类的另一件事是，他们移动，他们呼吸，我们体内的一些东西在蠕动。放射治疗会考虑到这一点吗?
艾莉森-是的。我们可以尽我们所能让病人在治疗之初就处于正确的位置。但是，当我们站在这里说话的时候，我们的膀胱在充盈，我们的肺在上下起伏。如果我们有癌症——我希望没有——体内的癌细胞也会移动。所以，目前，我们能做的最好的事情就是在我们的放射治疗领域周围设置一个安全界限，以配合这种运动，确保我们不会错过目标。
但在下一代，在下一个十年的创新中，我们将能够更好地看到癌症并在治疗过程中跟踪它的移动，甚至可能在治疗过程中调整我们的放疗光束和计划。
Kat -未来放射治疗研究的主要问题是什么?
艾莉森-我们在这里的研究，特别是对MR直线加速器的研究，这只是我们研究战略的一部分，我们正在与癌症研究所的合作伙伴以及世界各地的合作伙伴一起工作。我们正试图确定磁共振直线效应在哪些方面最能让病人受益，在哪些方面我们可以改变治疗癌症的方式，以不同的方式尝试新的辐射剂量，希望能更有效，以更少的副作用治愈更多的癌症。
Kat -至于减少因放射治疗而住院的人数，我们谈论的是什么数字?
艾莉森-我的同事，大卫·迪尔纳利，领导了一项名为“旅行试验”的试验，该试验将前列腺癌的标准治疗时间从七周半缩短到四周，这已经成为NHS的标准治疗时间。
我们现在正在进行下一个试验，被称为"步伐试验"由尼克·瓦纳斯(Nick Vanas)领导，该试验比较了目前标准的20种治疗方法，也就是4周的治疗与每天5周的前列腺癌放疗。这对病人的生活质量和他们继续生活的能力有很大的影响，忘记了他们得了癌症。但最终的目标是测试我们是否能达到放射治疗的终极目标——我们能通过一次治疗治愈前列腺癌吗?我们还不知道这个问题的答案，但这是我们未来十年研究的方向。
凯特-就一剂。这几乎是“从轨道上发射核弹”的方法。这样行吗?
艾莉森:就像每一项创新一样，你必须对它进行严格的测试。你必须以一种非常安全可控的方式开始，在你认为会从中受益的病人身上测试这种治疗方法。然后，如果最初的数据是有希望的，那么将其扩展到更多的患者。但这是未来的愿景，蓝天的愿景，我们还不知道这是否会成为正确的事情，但有理论上的理由说明它应该是正确的。前列腺癌对单次大剂量的辐射非常敏感所以理论上说，一次治疗可能对前列腺癌有效是有原因的。
皇家马斯登医院的凯特-艾莉森·特里。正如艾莉森刚才所解释的，放射治疗的最新发展是将成像(能够观察体内肿瘤)与放射治疗结合起来的能力。
在皇家马斯登医院，与癌症研究所一起，他们刚刚推出了一种被称为MR直线加速器的东西，这是一种全新的最先进的设备，它将磁共振成像(MRI)扫描仪与直线加速器结合在一起，直线加速器是产生放射治疗光束的机器。
该实验室由英国医学研究委员会资助，是英国仅有的两个实验室之一，另一个在曼彻斯特的克里斯蒂医院仍在建设中。Uwe Oelfke教授，放射物理建模小组的组长，向我介绍了这个新工具，它听起来更像蒸汽火车而不是医疗设备……
这是萨顿皇家马斯登医院的MR Linac设备，我们站在手术室之间，操作这台新机器和处理病人的设备。
Kat -那么，能够准确地看到你在哪里治疗某人，你在哪里提供这种癌症杀伤剂量的放射治疗的好处是什么?
好处是双重的。首先，如果你把放射性集中在肿瘤内部，这就增加了肿瘤被控制的可能性。其次，当然，每次接触健康组织都会在一定程度上产生毒性，而这些毒性也会减少。
凯特:所以你打算减少副作用，然后，希望能提高治疗效果?
嗯——是的。我们可以用这个;这被称为肿瘤控制和正常组织并发症之间的治疗窗口期。我们可以对肿瘤使用相同的剂量来减少毒性，或者我们可以使用减少的毒性来增加肿瘤内的剂量，使肿瘤的剂量增加，这样肿瘤的控制就会增加，而毒性仍然保持在可容忍的限度内。
Kat -这种新疗法将如何应用?
这种新疗法将首先用于真正动态地调整辐射场以适应我们正在治疗的解剖结构。所以这仍然是纯粹的解剖学基础，但这种机器的下一步，你也可以拍摄其他图像。不仅仅是解剖图像，还有功能图像，这些图像基本上告诉你肿瘤中有多少氧气。这些功能图像可以进一步指导我们如何给肿瘤用药。
例如，众所周知，肿瘤是缺氧的，你需要更多的辐射剂量，而这些影响，目前我们还不能真正考虑到，或者说很难考虑到。有了这台机器，第一步是纯粹的解剖学指导，下一步将是生物学指导。
凯特-我们现在在这个设施里，这里非常安静，几乎没有人。所以，很明显，它现在不能治疗任何病人。病人什么时候开始在这里接受治疗?
我们希望第一批治疗将在今年12月开始，或者在年初或明年开始。
在实验室里制造肿瘤
与伦敦玛丽女王大学的弗兰·巴尔克威尔教授合作
癌症会导致肿瘤，但肿瘤并不仅仅是由癌细胞形成的，凯特·阿尼在拜访弗兰·巴尔克威尔时发现了这一点。弗兰是伦敦玛丽女王大学巴茨癌症研究所的癌症生物学教授，她正在研究卵巢癌，卵巢癌会在体内扩散，尤其是扩散到腹膜——腹部的内衬——和网膜，也就是腹部脂肪的科学术语。
弗兰:我的兴趣是整个癌症。很多人认为癌症是由失控的恶性细胞产生的。这是真的，但这只是故事的一半。当我们真正想到，可能所有的癌症，它们实际上是恶性细胞的混合物，癌细胞，但是癌症吸收了大量的其他细胞，在某种程度上，这些细胞被腐蚀以帮助癌症生长和扩散。50%或更多的肿瘤肿块可能是这些促进肿瘤生长和扩散的正常细胞。
凯特-你认为是哪种癌症?
弗兰:我们正在研究一种叫做高级别浆液性卵巢癌的卵巢癌。当你观察时，你会发现脂肪细胞的混合物，在腹膜的一部分，我们认为癌症可以利用这些脂肪来帮助它们生长。然后你会发现成纤维细胞，你会发现新的血管，你会发现很多很多的免疫细胞，我们知道它们应该，也可以，对抗肿瘤但它们没有，恶性细胞也没有。实际上，在癌症细胞周围有多达20种或更多不同的细胞类型。
Kat:但是从我在实验室工作的经验来看，你只是观察在塑料培养皿中生长的癌细胞，但很明显，这并没有捕捉到你所说的所有多样性?
弗兰:不。当然，这就是问题所在。这就是为什么我们用老鼠的癌症模型因为这样你就可以在一个活的有机体中，但有时我们需要所有的人类细胞。一些新的治疗方法实际上含有针对人类细胞而不是小鼠细胞的抗体所以我们真的需要补充小鼠模型，我们需要一些人体模型。那么我们该如何着手呢?
Kat -人类实验室…
弗兰:是的。人类实验室。我们不是塑料做的，癌症也不仅仅是生长在塑料板上的癌细胞。但随着生物工程和再生医学的进步，我们认为，现在很多人都在尝试这样做，我们可以开始建立复杂的三维模型，不仅仅是一种细胞类型。不仅仅是一个癌细胞，并回答一些基本问题，关于肿瘤是如何形成的，以及我们可以使用哪些新的治疗方法。
凯特-那你要怎么做呢?你如何在实验室里重建肿瘤的三维荣耀?
弗兰:我想我得说这很困难。但是我们采取的方法是首先解构，所以我们从手术中得到网膜，它是腹膜的一部分来自高级别浆液性卵巢癌患者。
首先，我们发现了很多东西，不是全部，但我们认为很多东西是有用的，这样我们就有了一种模型的模板，而且我们也能够验证。我们就能说我们建立的模型和真实的东西有多接近。我们这样做了很长一段时间，事实证明这非常有用，也很有趣。我们了解了一些关于肿瘤的知识以前我们只观察癌细胞时所不知道的。
现在我们采取了各种方法;最有希望的是建立一个人工网膜，因为正常人的网膜主要是脂肪细胞。所以我们已经能够培养出一个人造网膜，我们从解构中知道它应该有多硬，我们也知道那里有什么其他细胞。然后我们培养肿瘤细胞，成纤维细胞建造细胞，还有其他一些被称为间皮细胞的细胞，我们试图重建一个肿瘤首先侵入网膜的模型。还有另一个模型，肿瘤已经在原位了，有各种类型的细胞。
我们还没有得到所有的细胞类型下一个挑战是免疫细胞。但是我们已经从病人身上得到了一些主要的细胞类型现在我们只是在测试看看这些细胞类型有多相似，在它们的一些功能和它们所产生的东西以及它们所做的事情上，我们从病人身上取出的肿瘤。
这有点像拆房子，一块砖一块砖地拆，把所有东西都拆了，连横梁都拆了。砖块，绝缘材料，看看你得到了什么然后再试着重建它?
弗兰:是的。我认为这是个不错的类比。这很复杂。显然，我们永远不可能完全重现癌症。现在重要的是找到我们无法用任何其他方式回答的问题，或者我们需要在小鼠模型中补充我们的研究，然后找出我们认为可以回答这些问题的细胞组合。
凯特:那么现在你正在实验室里培育这些小肿瘤，这些小系统，你的最终目标是什么?你打算拿他们怎么办?
弗兰:首先，我们需要检查它们是否足够像人类肿瘤，然后，从我们的角度来看，我们希望找到新的治疗方法，破坏恶性细胞和它们腐蚀和吸收的所有细胞之间的相互作用，因为如果我们能做到这一点，我们就能打破肿瘤的一些供应线。我们还想利用它们来了解肿瘤细胞和其他细胞是如何相互作用形成肿瘤的。所以这是了解一些基本的癌症生物学，也是我们测试新疗法的一种补充方式。
Kat——我看了一些关于组织工程的报道，研究人员使用3D打印机之类的东西来制造新的器官和类似的东西。你在实验室里制造这种肿瘤的梦想是什么?
弗兰:嗯，我认为你说得完全正确，我们刚刚获得了一些资金来购买3D生物打印机。这需要一段时间;这不会在一夜之间发生，但我认为这是一个好主意。前几天我和一群临床医生，肿瘤学家谈论这个问题。一个人后来走过来对我说:“你知道吗，当你说到这个的时候，我想到了一个生物打印机打印微小活人的景象。”
那将是终极模式，不是吗?
弗兰:是的。不幸的是，细胞的大小决定了我们的大小，不幸的是，你不能做出微小的人，但这是一个很棒的想法。
癌症存在于你的基因中吗?
与癌症研究所的Nazneen Rahman, Anguraj Sadanandam和Richard Houlston合作。
一个多世纪以前，德国生物学家西奥多·博韦里(Theodor Boveri)提出了细胞内某些物质导致癌症的观点。今天，我们知道，这种疾病从根本上是由基因缺陷引起的，这些基因通常负责保持我们的细胞和身体健康，只在应该分裂的时候分裂，一旦受损就会死亡。Kat Arnet访问了萨里的癌症研究所，会见了一些英国癌症遗传学方面的顶尖专家，并了解了我们在理解导致这种疾病的缺陷基因方面的进展。首先，她与癌症遗传学专家纳兹尼恩·拉赫曼教授进行了交谈，以了解研究遗传学对癌症的作用。
Nazneen -我们在癌症中使用遗传学有不同的方法。第一个根本的区别是，我们是在检测癌症本身，还是在检测整个人。
如果你对癌症本身进行检测，就会发现有各种各样的基因变化使细胞变成癌细胞，通过进行这种基因检测，我们可以弄清楚这是什么类型的癌症以及可能有什么样的治疗方法，这就是遗传学非常有用的一方面。
我们还可以观察整个人的DNA，看看是否有一些潜在的原因导致他们首先患上癌症。以及是否存在与其他家庭成员有关的信息由于遗传的癌症易感性。这就是基因信息在癌症治疗中发挥巨大作用的另一种方式。
这种基因联系提出了癌症是否会在家族中遗传的问题。但是，正如我从理查德·霍尔斯顿教授那里发现的那样，他的职业生涯一直在追踪增加癌症风险的基因变异，仅仅在一个家庭中有几个癌症病例并不一定意味着有遗传基因缺陷在起作用。
理查德:很多人都知道，癌症实际上是一种相对常见的疾病，所以，实际上，如果每个人都活到很老的时候，那么你的家庭中就会有很多癌症。因为，从本质上讲，在大多数西方国家是这样的冠心病和中风是导致死亡的主要原因。
下一点是，有些癌症是由环境或生活方式引起的。举个例子，如果你有很多老年人得了肺癌，而且他们都是吸烟者，你就会在这个家庭中得到癌症的聚集，仅仅因为这个。
真正让你注意到家庭中可能存在遗传倾向的是，如果癌症在年轻时被诊断出来，其次，当你在年轻时被诊断出患有不止一种相同类型的癌症。一个例子是45岁以下家庭的早期结直肠癌，这是很不寻常的。从本质上讲，你已经得到了特定癌症或特定部位癌症的定义安慰，这些癌症通常在早期被诊断出来。
凯特-我们听说过很多关于成人癌症的事。幸运的是，儿童癌症相对较少。但是，与老年人的癌症相比，儿童癌症中涉及的基因缺陷是同一种吗?
理查德:是的。它们严重依赖于发育的早期阶段。举个例子，在视网膜母细胞瘤中，RB基因在眼睛发育的早期阶段很重要，然后它就没有作用了。事实上，我们知道患有视网膜母细胞瘤基因缺陷的人在以后的生活中患骨肉瘤的风险会增加。因此，实际上，基因缺陷在不同的情况下在人的不同年龄产生影响。
所以，有相对罕见的“强”遗传基因缺陷会显著增加一个家庭中一种或几种癌症的风险。然后，在整个人群中有更广泛的遗传变异，对癌症风险的影响不那么严重。
最重要的是，我们的DNA每天都受到攻击——来自我们周围的事物，比如烟草烟雾，甚至是我们细胞内工作的基本生命过程。正是这种损害，加上我们潜在的基因构成，可能导致癌症的发展。
由于dna读取技术(即测序技术)的进步，科学家们现在可以深入研究单个患者癌症的详细基因组成，甚至可以利用这些信息来制定治疗方案。
一个已经投入临床的例子是乳腺癌药物赫赛汀，它的设计目标是某些类型的乳腺癌中由基因错误引起的过度活跃的蛋白质分子。但这并不是对每个病人都有效——因为事实证明，并非所有的乳腺癌都是一样的。
为了弄清楚基因革命是如何改变我们对癌症的理解，我采访了安古拉杰·萨达南达姆博士，他正在将实验室研究与计算机建模相结合，以更有效地瞄准肿瘤。
安圭拉——传统上，人们认为乳腺癌、结肠癌或胰腺癌是一种疾病。这已经被尝试过了，到目前为止已经有了治疗方法但并不成功因为不同的人对这些药物的反应不同。但基因组学的进步如此之大，以至于我们可以解开这个谜团，并尝试识别每种癌症类型中的亚疾病，并尝试将它们与治疗方法相匹配。
所以，基本上，所有的乳腺癌都是不一样的，即使它们都可能起源于身体的同一部位?
安古拉:是的。虽然它们起源于身体的同一部位，但问题是它们是从同一类型的细胞开始的吗?这是一个有趣的问题。如果他们不是从同一类型的细胞开始，那么他们将有不同的预后和治疗反应。
Kat:那么通过找到驱动这些不同癌细胞群的关键基因缺陷，你如何针对这些细胞进行治疗呢?
Anguraj -这些关键基因后来被翻译成蛋白质，蛋白质是细胞的功能单位。这些蛋白质有一种特殊的结构这种结构决定了细胞如何移动，细胞如何改变形状，等等。所以我们可以尝试，再一次，通过计算模型制造出特定的化学分子它们会在特定的结构上结合。这样细胞就不能得到移动或改变形状的信号所以你知道你可以控制癌细胞。
凯特:所以这些是非常非常有针对性的治疗方法，针对癌细胞中这些基因的缺陷产物——消灭它们!
Anguraj -是的，这是基本的想法，所以这些细胞不会那样做。
Kat -当涉及到使用遗传学来理解肿瘤和如何治疗肿瘤时，你认为真正需要回答的大问题是什么?还有什么大谜团?
Anguraj:现在主要的并发症之一是，我们认为一个病人和另一个病人确实不同，但更复杂的是，在一个病人身上存在着许多亚型和亚群。因为，正如我提到的，如果它们从肿瘤内的同一个细胞开始它们可以分成多个组。如果你把一个病人的肿瘤切成20或30块，有可能不是20种不同的方式而是至少4种，5种，或10种。这是一个更复杂的事情，我们仍然处于了解这种变化是如何发生的早期阶段。所以如果我们认为这只是一个肿瘤就开始治疗，那是行不通的。
凯特:我想这就像看着一个大家庭，你会说，你们有很多共同点，但是，当我们真正深入研究的时候，这个家庭的每个成员都是独特的、独立的。
在一个家庭中的两个人之间，可能会有重大的变化使他们的行为不同，做事也不同。同样的，癌细胞可以发生非常微小的变化，但这些微小的变化会使它们的相互作用不同。与此同时，肿瘤中不仅有癌细胞，还有其他细胞，免疫细胞，所有这些细胞相互作用，使它们更加复杂，它们的行为也不同，这是目前要解决的一个主要挑战。
凯特-你接下来想知道什么-你现在在看什么?
Anguraj:目前的主要挑战是定义一组关键的基因，这些基因被称为生物标记物，因为这些生物标记物将定义这些亚群。这是一个挑战，比如肠癌，我们已经定义了这些基因。
第二件事是哪种技术可以把它带到诊所。现在的问题是如何处理大量的数据，因为一个病人在一两天内就来到诊所，这是非常非常具有挑战性的。新的方法和技术正在出现，它们必须处理成千上万的基因，几十个甚至几百个基因，这样我们就可以在一两天内给病人答案。
基因测序的进步有可能以比以往任何时候都更精确和个性化的方式靶向癌症，但正如Nazneen Rahman解释的那样，这种新的数据财富也带来了自己的问题。
Nazneen -所以我们现在正处于遗传学的一个非常激动人心的时刻。我们能够生成关于个体基因的大量信息，但我们的问题是如何管理这些信息，理解它的意义，有很多不同的方法，我们无法以最好的方式使用这些信息。
因此，我们目前正在做的一件事是，与英国乃至世界各地的许多不同的人一起，发起一项名为“转化基因医学倡议”(TGMI)的倡议。真正要做的是利用所有这些信息，并利用它来带来知识，希望是智慧，这样我们就可以确保我们正确地使用这些信息来带来最大的利益。同时也要确保信息不会被不当使用。所以我认为这是目前基因医学面临的主要挑战。
凯特:你是怎么做的?你是怎么把这些信息整合在一起的?
Naazneen:在很多层面上，这真的很平淡，很多工作都是在逻辑上试图将许多不同的信息汇集在一起，然后加以整理。有2万个基因。目前还不完全清楚这些基因中有多少与人类疾病有关，有多少与人类疾病无关。从历史上看，有很多以前不清楚的信息因为我们有越来越多的知识，但是你现在回头看看以前的东西，然后想，哦，现在我们有了这个新知识，我们要如何重新解释以前的信息?
所以，在最高水平上，我们真的很想检查所有的基因，然后说，好吧，这些基因可以与人类疾病有关，而这些基因则没有，并且能够将它们分离出来。对于那些与人类疾病相关的基因:它们是什么，什么疾病，什么类型的突变?一旦我们解决了这个问题如何将其转化为如何进行测试以及测试的最佳方法是什么。
所以，从本质上讲，这些都是非常简单的问题，直到现在，我们还没有足够的数据来全面而仔细地回答这些问题。
Kat -感觉有很多哲学上的改变需要发生。而不是说"你得了乳腺癌"而是说"你有这种特殊的乳腺癌基因亚型"然后，我们开发药物的方式，我们测试药物的方式，我们批准药物的方式，都需要一个哲学上的改变。我们怎样才能做到呢?
Nazneen:我认为认识到这个问题是关键的一步;讨论它。我认为，技术变革的规模使我们能够从花十年时间做一个基因组到一天能做十个基因组，这是一个巨大的变化，它使整个系统需要一种基础，让我们再想想，我们如何使它在现代世界中发挥作用。
所以我认为关键是要真正认识到这些问题并进行辩论。这是一场哲学辩论，尤其是关于预测性信息的辩论。我们想要他们作为个体，在社会中存在吗?我们想要这扇通向未来的窗户吗?我们什么时候需要它;我们想要什么?我们将如何采取行动?这些都不是我们必须考虑的事情，所以我认为这是必须发生的第一件事。
但是我们必须用一些非常实用的解决方案来覆盖它。我认为我们可能不得不以一种几乎实验性的方式来做:尝试，迭代地获取信息，然后改进它。我不认为我们可以孤立地解决这个问题，并提前创建一个完美的系统，尤其是因为它仍然在快速变化。所以我想看看我们可以用什么方法来开发这个系统，并在我们工作的过程中对它进行改进，否则我们就会一直在追逐我们的尾巴，我们可能永远不会到达那里。
放大微rna
Peter Leedman，西澳大利亚大学
除了研究导致癌症的基因，并利用这些信息推动针对有缺陷蛋白质的新型抗癌药物的开发外，研究人员还采取了更直接的方法，研究如何降低基因本身的活性。其中一位是来自珀斯西澳大利亚大学哈利·珀金斯医学研究所的彼得·利德曼教授，他向克里斯·史密斯解释了他的想法。
Peter:我们对使用部分基因组的概念很着迷。这就是DNA作为癌症新疗法的蓝图。特别是一些实体肿瘤，如肝癌、胰腺癌、头颈癌和脑癌，这些肿瘤的治疗方法很少，预后和前景可能很差。
我们知道癌症是一种遗传疾病。当基因出错时，细胞就会开始遵从错误的指令或者不遵从正常的指令。所以当你说你试图用基因组找到一种治疗癌症的新方法时，你是什么意思?
彼得:有些实体瘤是由细胞外部的受体等因素驱动的，它们驱使细胞无限制地增殖或生长。我们将其视为一系列目标。故事的第二部分是说，我们可以在基因组或DNA蓝图中发现什么，这可能会给我们一个答案，来减缓驱动生长的受体。50年来的教条是，据说很多DNA含有垃圾，所以被称为“垃圾DNA”。在过去的15年里，我们发现大约2%的DNA是非常重要的，可以形成蛋白质，但98%的非蛋白质DNA是非常重要的。
克里斯-那我再澄清一下。所以你的意思是2%的DNA代码实际上是基因，这些基因在细胞中转化为蛋白质;它们就像制造蛋白质的食谱。98%真的很重要，但怎么做到呢?那98%的人在做什么，或者说在做什么，让它变得如此重要?
98%倾向于制造我们所说的非编码RNA。DNA被合成RNA，这个拷贝在98%的基因组中没有被转化为蛋白质，它包含了这种丰富的小分子，叫做RNA。这是一个全球都很感兴趣的领域，因为我们相信如果我们能解开98% DNA中的一些秘密，也就是所谓的垃圾，其中一些可能对临床治疗有用。
克里斯:对，DNA有用的教条是它包含了制造蛋白质的配方。这已经过时了，我们现在意识到，它可能不会制造蛋白质，但这种DNA肯定会制造一些重要的东西。它制造这些RNA分子，它们留在细胞里做什么吗?
我们所知道的是:其中一些非常小，只有22或23个碱基长。我们发现其中一种叫做microRNA-7的蛋白质在减缓和抑制导致许多癌症的生长受体方面特别强大，它以一种非常复杂的方式做到这一点。它基本上去除了关键受体本身和受体的多个朋友，这些受体帮助驱动肿瘤的生长和促进肿瘤的生长，我们发现，当我们将microRNA-7添加到许多这些癌症中时，我们可以在试管中阻止癌症的生长。我们也可以在老鼠身上阻止它，这是特别令人兴奋的。
克里斯-他们在细胞内部做了什么来达到这种效果?我们从化学上理解它们在做什么吗?
我们所知道的是，微rna在细胞内起作用，它们瞄准信息并将其分解。这种蛋白质是驱动癌症的关键生长受体，现在被从细胞中取出，所以癌症经历了我们所说的细胞死亡。
Chris -所以这是一种特别的，高度针对性的方法，取下一个离散的遗传信息所以它剥夺了细胞拥有遗传信息的能力它制造了太多的遗传信息而根本无法制造?唯一的问题是，这种情况会发生在你身体的每个细胞中，如果你把一个人淹没在这种microRNA-7中，他们就会被剥夺在任何地方制造这种基因产物的能力。那就糟了，不是吗?
彼得:这是个好问题。我们对这些肿瘤的了解，这些令人讨厌的肿瘤，比如肝癌和头颈癌，它们的特征是在细胞表面有很多，我的意思是有时是数百万，这些促进生长的受体。相比之下，正常细胞可能有1000个或更少的数量，这里的原则是替换回癌细胞曾经产生的东西，这是非常重要的一点。
我们研究的癌细胞曾经制造过microRNA-7但是它们失去了microRNA-7，这就为促进生长提供了难以置信的中断，当你失去它的时候，你就为细胞提供了无限制生长的机会。现在，如果我们加入microRNA-7它的目标是生长受体促进途径和它所有的朋友，但它通常会瞄准体内那些有很多很多受体的细胞。比正常细胞多得多，所以我们相信这就是为什么它的耐受性更好，当然，也能非常有效地对抗癌症。
克里斯-你能把这个信息充分地传递到细胞里，对吗?
彼得-我们可以。当我们在模型系统中静脉注射微rna时，它很容易被癌症吸收。所以我们相信这将是治疗人类癌症的绝佳方法。
克里斯:癌症最臭名昭著的一点就是它的基因多样性。癌症对化疗反应不佳的原因之一是，最终，你得到的癌细胞已经进化并被淘汰，它们有能力摆脱细胞，不管你放进去的是什么，试图杀死它。那么，有没有一种可能性，你所做的一切都是在拖延时间，我们将选择使用你的代理人癌细胞，它可以为受体制造更多的基因，你将回到你开始的地方?
彼得:问得好。癌症的一个关键问题是，它们通常会对第一次治疗产生抗药性，或者对可能给予的治疗产生抗药性。我们在microRNA-7上发现的一件事是，当我们把它注射到对化疗药物有抵抗力的细胞中，比如顺铂，顺铂通常用于头颈癌，我们发现我们可以通过注射microRNA-7使细胞对化疗药物重新敏感。
这真的很令人兴奋，因为这表明我们可以把病人从抗药性的可怕创伤中拯救出来。实际上，当癌症夺去了人的生命，它夺去了人的生命，因为它会复发，它会复发到可怕的地方，扩散到全身。你不会死于第一次得癌症，你实际上会死于癌症发生的并发症——所谓的转移或转移性疾病。我们对这个分子，microRNA-7感到非常兴奋，因为它有能力与其他药物一起工作，使肿瘤对这些药物重新敏感，因此，有希望改善结果。
癌症的“谷歌地球”
和国家物理实验室的约瑟芬·邦奇博士一起
慈善机构英国癌症研究中心最近宣布了四个新的“大挑战”奖项的获奖者，这些奖项是数百万英镑的赠款，旨在解决当今癌症领域的一些最大问题。来自伦敦国家物理实验室的约瑟芬·邦奇博士是其中一位幸运的获奖者，她领导着一个国际联盟，旨在为癌症创造一种“谷歌地球”，绘制出构成肿瘤的众多分子的地图，最终使研究人员能够真正地缩小到癌症的核心。凯特·阿尼对她说。
Josephine -用谷歌地球来类比癌症的观点最初来自英国癌症研究中心和他们早期描述这个问题的一篇博客。我们一直在跟踪它，它很好地描述了你如何覆盖信息，所以如果我们把它比作真正的谷歌地球卫星图像，这是一系列在一定范围内放大的照片，最终使我们能够缩小到一个特定的位置。我们将使用质谱成像数据做同样的事情，我们也希望能够尽可能地注释这些地图，使这些信息对其他人可用。
Kat -这样人们就可以有效地浏览，然后说:“哦，我想知道这里有什么?”，然后像在谷歌地球上那样到处挖掘?
约瑟芬-对，完全正确。在这个阶段，我们要知道有多少信息会以这种方式被浏览还为时过早。我们不一定想让数据库充斥着很多可能没用的东西，但是，我们也不想在这个阶段，决定什么是有用的。因此，其中一个挑战是我们如何存储并使如此大量的数据变得有用，这不是一个容易的问题。
让我们把镜头拉近一点，看看你正在使用的技术。这到底是怎么回事?
约瑟芬-我们所有的成像技术都是基于质谱分析。质谱仪测量的是物质的分子量所以这只是一种识别样品中分子的方法。我们移到一块组织上我们从组织的那个位置吸引尽可能多的分子进入质谱仪，这样我们就能识别它们，然后移到组织的下一个位置，再做一次。所以我们所做的就是一块一块地从组织的每个位置提取尽可能多的分子来建立一个图像。
Kat -你怎么称一个分子的重量?
约瑟芬-我们通过制造离子来给分子称重。我们从一个不带电的分子开始，给它一个电荷。通常我们要么给它一个质子，要么失去一个电子。一旦它带电了，我们就可以对它进行操作，并根据它的质量使用各种不同的方法对它进行分类。这使我们能够了解哪些分子存在于不同的位置。
如果你想象一下，这有点像你去超市，口袋里装着大量的零钱，你把它扔进一台机器，它会帮助你把它分类成不同的硬币，你有不同的类型，我们真的是在我们的质量分析仪里做这件事。我们用所有存在的分子制造带电离子，然后我们根据质量与电荷的比率快速地对它们进行分类，从而产生一个质谱，这是一种图表，它给我们提供了不同质量的不同离子的相对数量的信息。
凯特:所以你真的是在非常详细地绘制出分子在任何组织样本中的确切位置，无论是癌症样本还是正常组织样本?
约瑟芬-完全正确，重要的是，我们不能先决定要找什么。我们目前使用的技术可能无法与空间上的图像信息竞争，你可以从更标准的光学技术中获得图像信息。所以基本的显微镜技术很擅长给我们一个非常清晰的物体分布图像。但它通常允许我们在显微镜下观察染色的组织，染色会显示我们感兴趣的特定分子在哪里，但我们必须对它们进行染色。所以，在我们的方法中，我们不知道我们在寻找什么。这就是重点，如果我们知道我们在寻找什么，我们可能对肿瘤和肿瘤生物学了解得更多。
所以我们采用了一种不同的方法一种更无偏见的，或者无监督的方法我们不知道我们想要找哪些分子。所以我们将使用各种不同的质谱仪，它们对测量所有不同种类的分子很有用，一次测量很多很多分子，这将帮助我们产生比使用显微镜所能得到的更多东西的图像。
Kat，我猜它从说这是一个小镇，告诉我酒吧和书店在哪里变成了这是一个小镇，这里有什么样的场所?
约瑟芬-对，完全正确。之后，当我们有了这些信息，我们就可以重新组合一张地图，显示酒吧的位置，或者显示酒吧和停车场的位置，或者只是显示所有建筑物的地图，我们可以开始在它们之间找出模式。
凯特:最终，一旦你建造好了，人们可以放大，你可以看到所有不同层次的不同分子，然后你该怎么处理这些信息呢?这将如何帮助我们战胜癌症。
Josephine:我认为我们希望这些信息能够实现一些不同的事情。首先，我们希望它将在分子水平上提供前所未有的关于肿瘤生物学的信息。因此，这一领域的专家希望能从我们的数据中获得大量的信息，能够更好地理解与正常组织相比，癌变样本中可能发生的途径或事情。如果我们能够理解其中的一些差异，那么我们就可以开始确定特征，甚至是单个分子的存在，这可以比我们目前所能做到的更早地提醒我们肿瘤的存在。
凯特-那是为了早期诊断?
约瑟芬-没错。这可以用于早期诊断，也可以用于更准确的诊断。我们的另一个目标或希望是，通过更好地了解分子水平上的这些变化，更好地了解肿瘤生物学，我们可以帮助开发更合适、更有针对性的药物。因为我认为这个项目的挑战之一就是要认识到肿瘤的异质性。肿瘤是非常不同的，不同人的肿瘤是非常不同的，我认为我们对这一点了解得越多，我们就能开发出更好更个性化的治疗方法。如果我们能将其与更好、更个性化的诊断相结合，那么我们就能更有效地治疗这种疾病。
Kat:在我看来，只是在最近几年，技术和计算技术才加速到了我们可以做到这一点的地步。想到我们现在真的能做到一定很激动吧?
约瑟芬-我知道这非常令人兴奋。对于这个项目来说，这是一个激动人心的时刻，我认为我们已经到了一个阶段，这些仪器的能力与你所说的计算科学的进步相结合，意味着我们可以真正开始挖掘大量的信息。我认为这并不是说没有挑战。我们仍然希望产生更详细的图像，我们仍然希望我们有更好的灵敏度，可以测量样本中更少的分子。当我们试图挖掘这些庞大的数据时，我们仍然会遇到真正的挑战。
从这个角度来看，我们的一张图片可能有100g，我们将在五年内每天从几个站点收集几张这样的图片。所以我们谈论的是大量的新信息。
癌症治疗的未来
我们能战胜癌症吗?治疗的未来会是什么样子?凯特·阿尼从英国癌症研究中心的艾玛·史密斯那里听到了癌症和诊断的未来。
艾玛-想象一下这样一个场景:人们在没有注意到任何症状的情况下就被提醒患有癌症。也许他们戴着某种监测设备，比如手表，可以追踪你血液中的各种元素或你的睡眠模式。如果有某种方法可以让人们在非常非常早期的阶段就注意到癌症的潜在警告信号呢?然后去看医生，也许医生可以给你验血，看看是不是癌症。
更重要的是，如果是，有必要治疗吗?我们自然而然地认为癌症是一件可怕的事情，我们应该全力以赴，但现在有很多情况下，实际上这些癌症不会造成任何伤害，所以我们不应该治疗人们。这是一个非常复杂的领域，但了解那些我们不需要治疗的实际病例也非常重要。
一旦我们得到诊断，医生可能会开出一种真正有针对性的治疗方法，没有很多副作用，有效地消灭癌症。也许一些免疫疗法利用你身体自身的免疫系统去发现并攻击癌细胞，这样我们的病人就能活很多很多年。
这一切看起来都很令人兴奋，但是，正如艾玛也告诉我的，前面还有一些巨大的挑战。
艾玛:我认为这是对癌症成因的全面了解。我们仍然没有找到所有的谜团。它正在寻找早期诊断癌症的方法。我们知道，如果癌症在早期被诊断出来，病人存活的可能性会大得多。我们可以通过在更容易治疗的地方诊断疾病来挽救成千上万人的生命。
我们需要更有效的治疗方法。我们还需要学习如何更好地使用我们已有的治疗方法;更聪明。有很多潜在的治疗组合还没有被探索过。通常这些都是已经在使用的廉价药物。我们知道它们是安全的，很容易得到。我们如何将这些与放疗等其他治疗模式结合起来，产生巨大的影响?
最后，当然，现在有这么多人从癌症中幸存下来，我们不仅要考虑治疗的效果，还要考虑潜在的长期副作用。现在有些人在确诊后存活了10年，20年。如果是儿童癌症，甚至是一生。那么我们要做些什么来确保患者遭受最少的副作用并拥有最好的生活质量，不仅是在他们的治疗期间，而且在他们之后的许多年里?
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