癌症科學家們在戰勝病魔之路上的努力與艱辛,就在這10張照片裡

早在 1974 年，麻省理工學院（MIT）就在諾貝爾獎得主Salvador Luria的倡導下成立了癌症研究中心，深入探索與癌症相關的基本生物過程。他們關注的問題包括癌症的遺傳和分子基礎、細胞過程如何影響其生長和行為、免疫系統如何發展和識別抗原，等等。最早被 FDA 批准的分子靶向抗癌藥格列衛（1998 年），以及其後不久的另一款抗癌明星赫賽汀（2001 年）的問世都部分得益於這個中心的工作。

22 號染色體和 9 號染色體上的一部分發生了易位，導致了 22 號染色體變短，這是慢性粒細胞白血病（也被稱為血癌）的發病原因。

因為《我不是藥神》的風靡，格列衛在中國已經具有了相當的認知度，這款用於慢性粒細胞白血病的「神藥」正是基於對 22 號染色體——也被叫做費城染色體——異常機理的研究而開發出來的。

從發現這個異常到藥物上市，前後歷經 30 年，來自許多研究機構的優秀科學家在這當中做出了艱難努力，MIT 的 David Baltimore 等人於 1986 年找到了其中的一個關鍵基因表達蛋白。

2007 年，美國第二大私人控股公司、石油集團科赫工業的執行副總裁大衛·科赫（David H. Koch）向 MIT 捐贈了 1 億美元，用於癌症研究中心的改建。科赫是 MIT 校友，畢業於化學系，曾在 1992 年被檢查出前列腺癌，因發現得早而得到及時治療，這也是他此後熱心於癌症基礎研究的重要原因。

改建後的中心易名為科赫研究所，於 2010 年 12 月落成。這座佔地 17000 平米的建築既有用於實驗室的空間，也有用於交流的公共區域，並專門在底層設置了一個畫廊，其中展出了科學家們在研究腫瘤的工作中拍下的重要瞬間。從 2013 年開始，研究所還專門設置了「科赫圖片獎」，每年都會評選一批展示生命科學研究的優秀作品。

科赫研究所底層畫廊

作為美國國家癌症研究所指定的八個基礎研究中心之一，科赫研究所確定了對控制癌症至關重要的五個研究領域：

1 開發基於納米技術的癌症治療方法

2 創造用於癌症檢測和監測的新型裝置

3 探索和轉移相關的分子和細胞基礎

4 通過癌症分析推進個性化醫療途徑和耐藥性

5 構建免疫系統對抗癌症。

而他們的人才隊伍也是陣容豪華，其中包括 2 位諾貝爾獎獲得者，18 位國家科學院院士，8 位國家工程院院士，5 位國家科學獎章獲得者和 1 個麥克阿瑟獎學金獲得者。

「科赫圖片獎」的宗旨是通過圖像視覺方式，去傳達癌症科學家們在戰勝病魔之路上的階段性發現，其間也透露出來他們頗具哲思的思考與文藝才華。我幾乎是津津有味地翻遍幾年來每一張入選圖片，並讀完他們的作品描述，不僅感受到美和智慧，也對當今世界的醫學力量有了更多的信心。

曾幾何時，被認為是死刑判決書的各種絕症，已慢慢被擒服，儘管路途遙遠，但幸運是沒有人放棄。這裡就介紹一下2018 年的十張優勝圖片吧，我希望你能和我一樣喜歡它們，並且有時間能去現場觀摩。

露出來的磚：構建異倍體細胞的免疫間隙

圖片提供者：Lauren Zasadil，AngelikaAmon

來自 Koch Institute at MIT

異倍體是染色體有缺失或多餘，這是在細胞分裂過程中出現分離異常的結果，是癌症標記物，也是治療幹預的潛在目標。無論如何，最新證據表明，在癌症病發之前，免疫細胞可能已經努力從身體裡消除了不必要的異倍體。

通過衝刷異倍體小鼠模型的組織樣本，Amon 實驗室的研究人員會像偵探一樣去尋找炎症之類的線索，揭示免疫系統的活動。這 363 張圖片可以幫助他們完善這個檔案，發現對抗癌症的新幫手。

擊中甜蜜點：捕捉胰腺蛋白質

圖片提供者：Abel B. Cortinas，Kevin B. Daniel，Victor Cruz，Robert Grant，Daniel G. Anderson

來自 Koch Institute at MIT

某些類型的糖尿病可以通過注射胰島素來控制，這種蛋白質激素能調節身體對糖的代謝，但治療中需要精準的劑量和持續監測血液中的葡萄糖水平。

而Anderson 的實驗室正在開發一種「智能」胰島素，它能自動感應血糖水平的變化，作出打開或關閉的響應來滿足身體需要。這張圖片顯示了 X 射線拍攝的「智能」胰島素蛋白晶體結構。

皺褶：摺紙打敗癌症轉移

圖片提供者：Aikaterini Mantzavinou, Lina A. Colucci,Michael J. Cima

來自 Koch Institute at MIT

許多晚期癌症患者整個腹部都長滿了腫瘤，這種情況下需要結合手術和化療來殺死儘可能多的癌細胞，同時又要考慮如何儘可能不傷害身體。

出於這個目的，Cima 實驗室發明了一種很薄的生物材料，能夠每周低劑量地持續釋放化療物質。這個靈感來自日本摺紙藝術，也就是東京大學構造工學名譽教授三浦公亮所發明的著名摺疊技術「三浦摺疊」。可以把摺疊好的載體通過一個小切口放進病人的腹部，一旦進入，它就會擴展到儘可能大的區域進行給藥。

空間表達式：腫瘤生長快照

圖片提供者Leah Caplan, Jatin Roper, InbalAvraham-Davidi, Sebastian Santos, mer Yilmaz, Aviv Regev

來自 Broad Institute, Koch Institute at MIT

結合計算機視覺與單細胞基因組測序，可以讓研究人員更好地理解細胞功能，知道其如何在周圍環境中交互。

這張照片使用了一個帶有 W1 共焦旋轉盤的尼康 TI-E 拍攝而成。圖像中，結腸癌細胞（綠色）模型是Yilmaz 實驗室開發出來的，而 Regev 實驗室對它進行了測序和螢光標記。黃色螢光標記識別出的是某些類似幹細胞的特性，而紅色則顯示了活躍的增殖。它們一起呈現了一個腫瘤的動態屬性。研究團隊使用這些信息來確定哪些生物因素和腫瘤生長以及癌症發展相關。

深入皮層：控制損傷反應

圖片提供者：Kaitlyn Sadtler， Corina MacIsaac，Robert Langer，Daniel G. Anderson

來自 Koch Institute at MIT

旅居多倫多的羅馬尼亞裔病理學家Henry Zoltan Movat於 1955 年開發了一種五色染色劑，用於在單個載玻片中以五種顏色突出顯示結締組織的各種成分，這種方法後來又經過了其他研究者的改進，被稱為Movat 套染。

Anderson和Langer 的實驗室正在開發一種新型生物材料，主要用於皮膚的組織修復，在對損傷部分進行處理後，將組織染色並與控制組進行比較，以確認他們的技術能夠兼顧組織再生所需的各個部分。

節點：納米粒疫苗啟動免疫系統

圖片提供者：Jason Y.H. Chang，Tyson Moyer，Darrell Irvine

來自 Koch Institute at MIT

內淋巴結有著一個叫做生發中心的微型生物工廠，裡面的B 細胞會對傳染病原產生協同免疫應答，而Irvine 實驗室開發的納米顆粒疫苗，目標就是啟動這個過程的特定細胞。

這張照片使用了尼康 A1R 超高速光譜掃描共聚焦顯微鏡來拍攝，為了辨認其中納米顆粒（藍色）會不會在濾泡樹突狀細胞（橙色）上駐留下來，突狀細胞的作用是指揮B細胞增殖還有抗體的生產。照片中的特殊疫苗是針對HIV 病毒開發的，但這種方法也能應用於其他疾病，比如癌症。

第一印象：新記憶形成的大型微觀結構

圖片提供者：Rodrigo Garcia, Feng-Ju (Eddie) Weng,Yingxi Lin

來自 McGovern Institute for Brain Research at MIT

記憶是在海馬體生成和加工的，不過它裡面只有一種特定連接控制著新記憶的編碼——由大軸突（綠色）攜帶著新信息，把它們傳遞到複雜的樹突上（紅色）。

Lin 實驗室研究的對象是Npas4基因，它不僅調控著這些連接的強度和規模，而且還控制著這些突觸上的蛋白質。通過檢驗這些結構和功能在細胞分子水平上的關係，我們能夠更清楚地看到記憶如何形成。

頭或尾：測量轉移行為的變化

圖片提供者：David Benjamin, Richard Hynes

來自 Koch Institute at MIT

轉移指的是癌細胞蔓延的過程，它不是隨機的。腫瘤細胞可以激活特定基因來幫助這個傳播。Hynes 實驗室使用透明的斑馬魚胚胎來研究致癌基因 YAP 是如何在癌細胞（綠色）穿過血管（紅色）時改變它們的行為的。

控制細胞被注射後進血管後，就會進入流通循環。研究者發現，過度表達YAP 的細胞，能夠在血管中傳播得更遠，通常它們會進駐大腦，這是一個常見的轉移站點。這些發現將有助於解釋癌症如何擴散到遠處器官。

這張照片是使用尼康 A1R 共焦顯微鏡獲得的。

混亂中的秩序：一個器官的形成

圖片提供者：Allen Tseng，Ron Weiss

來自 Department of Biological Engineering andKoch Institute at MIT

圖像捕捉了分化幹細胞自組裝成不同層的轉換過程，這些細胞會被編碼成為微型類器官，然後在實驗室中長成為近似真實器官，比如肝臟。紅色的細胞會發展成肝細胞、血管細胞和其他類型的細胞，而綠色的那些會轉變成神經元。

Weiss 實驗室試圖找到控制這些過程的最好的途徑。他們希望使用類器官模型來更好地理解人類發育，用於發現和測試新藥，甚至有一天，為需要器官移植的患者提供新的選擇。

每一朵玫瑰都帶刺：在一個可變世界中保持不變

圖片提供者：Clare Harding，Sebastian Lourido

來自 Whitehead Institute

這朵「花」顯示的是剛地弓形蟲在一個人類細胞（紅色）內繁殖，不斷長成的新寄生蟲最終會摧毀宿主，然後尋找新的細胞入侵。

「花瓣」外圈的白色是GAPM1a，一種保持這種生物形狀和穩定性的蛋白質，如果沒有它的話，寄生蟲就會崩潰，無法複製和產生新的子代。Lourido實驗室研究的就是這種蛋白質，以此來解決細胞生物學的一些基本問題。他們的結果表明，新一代寄生蟲的成長和大量繁殖有賴於 GAPM1a 的穩定性和結構。

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