对抗癌症:数学成为生命科学的“魔数”

发布: 2017/03/03 15:19

“当今,如果你想投身到医疗事业中去,那么你最好是研究数学或者计算机科学的,而不是生命科学的。”

在一场关于他汀类药物(降低胆固醇的药物)的好处与坏处的讨论中,Rory Collins爵士说出这句精辟的话,而他本人是牛津大学临床试验的领头人。

这是一个很棒的小笑话,不过我都未曾细想。直到几天前,当我坐在一个关于启动癌症治疗新创想的新闻发布会上想起它来。 

我在专家小组会议遇见癌症研究学会(ICR)的主任Paul Workman教授,这位教授我并不认识。但是过了一会儿我就明白他所说的这些正是Rory爵士考虑到的。 

Andrea Sottoriva博士是一位天体物理学家。

他投入了相当多的时间去搜寻中微子——这是一种极难捕捉的亚原子粒子,产生于恒星如太阳中基本粒子的聚变——在海洋底部,并且分析利用坐落于日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子碰撞机做的原子碰撞试验的结果。 

在位于萨顿的癌症研究学会(ICR)的实验室中遇到后,他对我说:“我的学科背景是计算机科学,特别是将计算机科学应用到粒子物理学。”


新纪元 

所以为什么是癌症? 

答案总结起来就是三个字:大数据。 

Sottoriva博士带来的对抗癌症的武器,就是他在数学模型方面的专业经验,用于挖掘在信息革命给医疗带来的巨大数据宝藏。

“激动人心的是,我们可以把所有在物理领域研究出的全新分析手段都应用于生命科学中,”他说道,“所以现在我们拥有的所有全新的定量技术,使得我们可以处理巨大的数据量。并且我们现在可以把物理中的范式在生命科学中实现出来。” 

当然,将数学应用于解决生命科学问题并不是一件新鲜事。 

但是按照Rory Collins 爵士所说,只有现在,大数据革命在使医学转型,并且引领了生物信息学的新纪元。 

“大数据为我们提供了绝好的机会去理解不同健康状态的决定性因素。”Rory爵士说道,“数据的实用性是非常卓越的,处理这些数据的方法同样很卓越,所以创造了机会让我们弄明白究竟发生了什么,以及如何去避免疾病。”

 

“数据灾难”的警告 

但是大数据同样存在问题。虽然大量的数据赋予生物信息学力量,但是也存在其阿喀琉斯之踵。 

亚利桑那州立大学的科学与社会学教授Daniel Sarewitz,警告人们“数据灾难”的存在——过于热情的研究者正面临不小的风险,他们正漂浮在由无关信息构成的海洋之中。

“如果小鼠模型好比是在路灯下寻找钥匙,那么大数据就好比在全世界的范围内寻找它”,Sarewitz教授如是说。 

流行病学家Liam Smeeth教授也赞同这个观点。 

他指出,如果研究者不能很好地限制他们搜寻的范围,那么科学家们将很快身处囹圄,走进死胡同。 

“就好比是一个人对着墙射出箭,”他解释道,“他们对着一块很大的空白墙面射箭,然后上前去在箭的周围画一个靶子并声称命中了靶心。” 

“科学家需要做的事情应该是做精确的科学,并且对着预先设定的目标射箭。” 

在Sottoriva博士看来,着手处理大数据就好比是棋类大师应对棋局一样, 

要利用数学模型去理解和解码癌症致病的游戏规则。 

“大师所做的事情是预测对手下一步会怎么办,”他解释道,“如果我们解码了癌症的复杂度,并且对癌症接下来的行动做出预测,那么我们才能真的在坚实的数学基础上做出切实有效的治疗。”



(转自:哆嗒数学网·博客 http://www.duodaa.com/blog/index.php/2017/03/



 






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