對抗癌症：數學成為生命科學的「魔數」

原文作者： Tom Feilden，BBC科學記者

翻譯作者：e^iπ+1=0，就讀於上海科技大學生命科學學院。

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「當今，如果你想投身到醫療事業中去，那麼你最好是研究數學或者計算機科學的，而不是生命科學的。」

在一場關於他汀類藥物（降低膽固醇的藥物）的好處與壞處的討論中，Rory Collins爵士說出這句精闢的話，而他本人是牛津大學臨床試驗的領頭人。

這是一個很棒的小笑話，不過我都未曾細想。直到幾天前，當我坐在一個關於啟動癌症治療新創想的新聞發布會上想起它來。

我在專家小組會議遇見癌症研究學會（ICR）的主任Paul Workman教授，這位教授我並不認識。但是過了一會兒我就明白他所說的這些正是Rory爵士考慮到的。

Andrea Sottoriva博士是一位天體物理學家。

他投入了相當多的時間去搜尋中微子——這是一種極難捕捉的亞原子粒子，產生於恆星如太陽中基本粒子的聚變——在海洋底部，並且分析利用坐落於日內瓦歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子碰撞機做的原子碰撞試驗的結果。

在位於薩頓的癌症研究學會（ICR）的實驗室中遇到後，他對我說：「我的學科背景是計算機科學，特別是將計算機科學應用到粒子物理學。」

新紀元

所以為什麼是癌症？

答案總結起來就是三個字：大數據。

Sottoriva博士帶來的對抗癌症的武器，就是他在數學模型方面的專業經驗，用於挖掘在信息革命給醫療帶來的巨大數據寶藏

「激動人心的是，我們可以把所有在物理領域研究出的全新分析手段都應用於生命科學中，」他說道，

「所以現在我們擁有的所有全新的定量技術，使得我們可以處理巨大的數據量。並且我們現在可以把物理中的範式在生命科學中實現出來。」

當然，將數學應用於解決生命科學問題並不是一件新鮮事。

但是按照Rory Collins 爵士所說，只有現在，大數據革命在使醫學轉型，並且引領了生物信息學的新紀元。

「大數據為我們提供了絕好的機會去理解不同健康狀態的決定性因素。」Rory爵士說道，

「數據的實用性是非常卓越的，處理這些數據的方法同樣很卓越，所以創造了機會讓我們弄明白究竟發生了什麼，以及如何去避免疾病。」

「數據災難」的警告

但是大數據同樣存在問題。雖然大量的數據賦予生物信息學力量，但是也存在其阿喀琉斯之踵。

亞利桑那州立大學的科學與社會學教授Daniel Sarewitz，警告人們「數據災難」的存在——過於熱情的研究者正面臨不小的風險，他們正漂浮在由無關信息構成的海洋之中。

「如果小鼠模型好比是在路燈下尋找鑰匙，那麼大數據就好比在全世界的範圍內尋找它」，Sarewitz教授如是說。

流行病學家Liam Smeeth教授也贊同這個觀點。

他指出，如果研究者不能很好地限制他們搜尋的範圍，那麼科學家們將很快身處囹圄，走進死胡同。

「就好比是一個人對著牆射出箭，」他解釋道，「他們對著一塊很大的空白牆面射箭，然後上前去在箭的周圍畫一個靶子並聲稱命中了靶心。」

「科學家需要做的事情應該是做精確的科學，並且對著預先設定的目標射箭。」

在Sottoriva博士看來，著手處理大數據就好比是棋類大師應對棋局一樣，要利用數學模型去理解和解碼癌症致病的遊戲規則。

「大師所做的事情是預測對手下一步會怎麼辦，」他解釋道，「如果我們解碼了癌症的複雜度，並且對癌症接下來的行動做出預測，那麼我們才能真的在堅實的數學基礎上做出切實有效的治療。」

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