Джек Андрака придумал способ диагностики рака в 15 лет. Родители просто учили его выдвигать гипотезы
Потерял близкого друга
Джек родился в 1997 году в Краунсвилле, штат Мэриленд, США. Его отец — инженер, мать — анестезиолог. Родители по очереди брали его и брата на работу, когда их было не с кем оставить, а для общего развития рассказывали о своей профессии, объясняя и показывая все, что можно. Мальчики воспринимали это как игру и мечтали скорее подрасти.
Когда Джеку исполнилось 7 лет, им с братом в качестве полигона для игр и домашней работы было предоставлено помещение при родительском гараже. Там, помимо запасов шоколадного молока, хранились совершенно недетские вещи: запасы реагентов, измерительные приборы, паяльная станция, микроскоп и лабораторная посуда. Однажды Люк собрал в школе на одном из факультативных занятий портативную плавильную печь, которую его попросили забрать домой: слишком высокая температура плавления вызывала беспокойство у учителей — мало ли что захотят туда засунуть дети.
— Наука мне была интересна с раннего детства. Родители никогда не отвечали на вопросы, зато всегда помогали находить ответы самому. Так я узнал, как выдвигать гипотезы и пробовать доказать их, хотя и не подозревал, что занимаюсь наукой! — признавался Джек в одном из интервью.
В 2009 году вся семья Андрака пережила потерю: умер от рака поджелудочной близкий друг семьи, которого мальчики считали практически дядюшкой. Со всеми невзгодами, по словам Джека, он справлялся с помощью обучения. И тут он начал читать множество литературы про болезнь, которая унесла дорогого ему человека. И узнал много фактов, о которых в его возрасте, как правило, не задумываются.
Рак поджелудочной железы — один из самых смертельных видов рака: из заболевших всего 6% проживают дольше 5 лет. Ежегодно от него умирают около 40 000 человек. В отличие от молочной железы или толстой кишки, поджелудочная железа расположена глубоко в полостях тела, ее не видно, и на поверхности тела не бывает никаких явных ранних симптомов. Поэтому в те годы диагноз часто ставился уже слишком близко к терминальной стадии заболевания.
Тем не менее, у болезни есть один определенный маркер: обилие белка мезотелина в жидкостях организма, который вырабатывают злокачественные клетки. Его нахождение в анализах позволяет провести более сложные и длительные обследования.
Послал 200 писем, чтобы реализовать свое изобретение
Джек прочитал множество материалов об онкологических заболеваниях, находящихся в интернете в свободном доступе. В то же время они вместе с отцом и братом ставили опыты с углеродными нанотрубками для анализа соединений в воде Чесапикского залива для проекта Люка. С этим проектом Люк завоевал первый приз на Международной ярмарке науки и инженерии ISEF, а Джек, будучи там в качестве гостя, набрал контактов спикеров и представителей организаций, которые могли бы помочь ему с изобретениями.
Нанотрубки на первый взгляд кажутся маленькими кучками черной пыли, но на самом деле представляют собой крошечные цилиндры диаметром примерно в 1/50000 диаметра человеческого волоса, способные образовывать микроскопические сети. Они прочнее стали, проводят электричество лучше меди и широко применяются в современной промышленности.
— Перед созданием сенсора я изучал наночастицы, исследуя воздействия окислов металлов на морские организмы. Я понял, что по своим свойствам одностенные углеродные нанотрубки — настоящие супергерои материаловедения, и захотелось применить их и в других областях, — рассказывал подросток о своем изобретении.
Именно из этих нанотрубок, а также листов фильтровальной бумаги и человеческих антител к белку мезотелину Джек и создал новый тест для выявления рака поджелудочной железы. Итогом научных изысканий юноши стал измерительный прибор, похожий на тот, что используют диабетики для определения уровня сахара в крови. Он также может использоваться для выявления рака легких и яичников.
Бумажная полоска с нанесенным биоматериалом, кровью либо мочой, окунается в раствор цилиндрических одностенных углеродных нанотрубок (с толщиной стенки в атом), покрытых специальными антителами. Благодаря антителам трубки обнаруживают в крови мезотелин, таким образом на ранней стадии можно диагностировать онкологическое заболевание и своевременно приступить к лечению.
Себестоимость изобретения составила меньше половины доллара; согласно описанию самого Андраки, оно работает в 168 раз быстрее, чем другие диагностические методы, стоит в 26000 раз меньше, а точность его куда выше всего, что могла предложить средняя клиника Мэриленда.
Чтобы собрать прототип и провести испытания, 14-летний школьник послал 200 писем в разные научные организации: пригодились контакты, взятые на ярмарке ISEF.
Только на одно из писем ему пришел ответ: на его запрос откликнулся доктор Анирбан Майтра из Школы медицины Джона Хопкинса. Под его руководством проект и был претворен в жизнь за 7 недель. Джек встретил в лаборатории День благодарения, Рождество и собственный пятнадцатый день рождения, но результат того стоил.
— Антитела связываются с мезотелином и увеличиваются в размерах. Эти усиленные молекулы раздвигают нанотрубки дальше друг от друга, меняя электрические свойства сети: чем больше мезотелина, тем больше раздвигания и тем слабее электрический сигнал. Другие ученые недавно разработали схожие тесты для рака молочной железы и простаты, но никто не занимался раком поджелудочной, — объяснял принцип действия устройства доктор Майтра.
Джек и его научный руководитель с улыбкой вспоминают, как подросток принес в лабораторию омметр, купленный в магазине бытовых товаров Home Depot, как использовал в качестве электродов мамины швейные иглы и расплакался, когда в центрифуге из-за его неопытности взорвались образцы клеточных культур, накопленные за месяц.
За свой тест Джек Андрака завоевал главный приз $75 000 на школьной научной выставке Intel 2012 года, а также получил премию имени Гордона Мура, ежегодно присуждаемую Обществом химической промышленности (SCI America) за выдающиеся успехи в области химических инноваций, премию Smithsonian American Ingenuity Award и даже премию имени Джузеппе Шиакка из Ватикана как «выдающийся ум своего поколения».
Подвергся критике, написал книгу и поступил в Стэнфорд
Презентуя свое изобретение, Джек выступал на международной научной конференции TED в Лонг-Бич, также он посетил более чем 11 мероприятий под эгидой организатора независимых конференций TEDx, в том числе и в национальном парламенте. Он стал самым молодым докладчиком Королевского медицинского общества в Великобритании.
Джека приглашали на телевидение: он снялся в программах 60 Minutes, World News Tonight с Дайан Сойер, NPR Marketplace, Popular Science, BBC и Al Jazeera и стал героем документальных фильмов «Вы не знаете Джека» Моргана Сперлока и «Просто Джек» Линды Питерс.
Не обошлось и без неудач: Джек подвергся официальной критике и шквалу негативных публикаций в социальных сетях в связи с тем, что его изобретение недостаточно оригинально. Как и говорил доктор Майтра, схожие по принципу работы тесты были изобретены несколько ранее. В 2005 году группа исследователей из Медицинского колледжа Джефферсона и Университета Делавэра собрала датчик на углеродной основе для использования в диагностике рака груди. В 2009 году группа исследователей из Университета Цзяннань и Мичиганского университета Ванг и др. также публиковали материалы о собственном медицинском датчике на основе углеродных нанотрубок. Профессор Айра Пастан, первооткрыватель белка мезотелина, скептически отнесся к эффективности изобретения Андраки в связи с тем, что стабильность расширения реакции антител и белка он счел спорной.
— Я не знаю никого в научном сообществе, кто всерьез верит в его выводы, — утверждал профессор Пастан.
Кроме того, Андраку критиковали за то, что он нашел материалы для создания датчика в свободном доступе и во множестве своих публичных речей высказывался в пользу открытости науки и необходимости максимально свободного доступа к любой образовательной информации, однако не выложил информацию о собственном изобретении в открытый доступ и попытался получить патент.
В патенте Джеку отказали в связи с отсутствием оригинальности идеи. Кроме того, хотя в журнале Forbes о нем писали хвалебные материалы, в список Forbes «30 до 30 лет» в области науки он не попал, опять-таки в связи с тем, что его разработка не получила достаточного признания в научных кругах, не была запатентована и рецензирована.
Тем не менее, Джек написал книгу под названием «Прорыв» о создании датчика и о славе, пришедшей к нему после работы в лаборатории Школы имени Джона Хопкинса. Он поступил в вуз сразу на несколько специальностей, так как не смог определиться, кем больше хочет стать.
Джек и его брат Люк Андрака оба закончили Стэнфордский университет. Джек получил дипломы антрополога, биоинженера и инженера-электротехника. В 2018 году, будучи студентом третьего курса, он был удостоен стипендии Трумэна для обучения в аспирантуре за выдающиеся достижения в учебе. Также в студенчестве он успел побыть членом национальной сборной по гребле на байдарках, войдя в топ-20 лучших в своей стране.
Сегодня он преподает в Стэнфорде и читает лекции на национальных и международных научных конференциях для молодежи.
Источники: futuredocs.com, forbes.ru, aurumbureau.com, speakerexchangeagency.com, jackandraka.com, obamawhitehouse.archives.gov, en.wikipedia.org, teamopen.cc, saby.kz, forbes.com