第 105 期·中文精读

罗伯特·兰格:医学界的爱迪生

Robert Langer: Edison of Medicine

生物工程先驱谈药物递送系统、可降解材料与组织工程,以及从实验室走向临床的路径。

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Robert Langer 是 MIT 的教授,历史上被引用次数最多的工程师。截至这次对话,他的论文被引用超过 295,000 次,H 指数 269。这个数字在工程学领域基本没有人能接近。

但这次对话里最值得琢磨的不是这些数字。是他讲的另一件事:他和博士后导师 Judah Folkman 当年做出两项互相支撑的发现,一篇论文投给《Nature》被拒,改投《Science》被接收;另一篇投给《Science》被拒,改投《Nature》被接收。

同一批工作,两家顶刊的编辑给出了完全相反的判断。这件事本身说明了科研评价体系长什么样,也说明了 Langer 后来几十年做事的底层逻辑:他不等别人认可,他先把东西做出来,做到别人无法忽视。

魔术和科学,共享同一个机制

访谈从一个很轻的话题开始。Langer 喜欢魔术。

他说魔术和科学有相通之处,都能让人惊讶。他自己看魔术时,会一边享受那种“本来不可能发生的事发生了”的震撼,一边在脑子里拆解它是怎么做到的。这种双重身份他太熟悉了,做研究时,他既是那个知道机关在哪的人,也是那个被实验结果惊到的人。

他讲了一个自己最爱的魔术,叫“隐形牌组”。观众被要求假想手里有一副牌,洗牌、抽牌、记住花色,然后把这副想象中的牌洗乱。整套动作都在空气里完成。最后 Langer 从后裤兜里掏出一副真牌,翻开,里面恰好有一张牌是反着的,正是观众刚才想的那张。

有时候你会梦到一个发现,然后你真的在某种程度上发现了它。(Robert Langer)

这段话不是修辞。他后面整场对话都在描述同一件事:一个念头如何从模糊的想象,变成实验室里可验证的东西,再变成病人身上的药。

被拒稿的那几年,他也怀疑过自己

Lex 问他,早期的拒稿是什么感受。

Langer 没有给出那种“我从不在意”的成功学答案。他说很沮丧,非常沮丧。他和 Folkman 都认为工作做得不错,结果被拒。他也提到经费申请被拒,早期被拒得很多。

情绪是分层的:先是难过,然后是有点生气,觉得审稿人没看懂,再往后,想法变了,他开始怀疑是不是自己没讲清楚。

这个转折很关键。多数人被拒后会归因于外部,审稿人不识货,体制有问题。Langer 的路径是把它转成自己的问题:那我就写得更清楚一点。他拿到审稿意见后,会逐条看对方到底哪里不喜欢、哪里没理解,然后塞进下一版。

你会经历几个阶段,然后你说,好,下次我解释得更好一点。(Robert Langer)

这套反应模式,后来贯穿了他四十多年。他的实验室做出过很多“第一次”,每一次都伴随着大量的“不行”。

血管抑制剂:从提出到上市,用了 28 年

这是整场对话里信息密度最高的一段,也最能说明基础科研到药物上市之间到底隔着什么。

先说背景。血管是动脉、静脉、毛细血管的总称,负责输送氧气和营养、运走废物。肿瘤要长大,必须长出自己的血管,因为肿瘤体积一大,靠周围组织扩散过来的养分就不够了。肿瘤要转移,也就是扩散到全身、最终致命,同样依赖新生血管。

于是有了一个想法:如果能找到某种物质,阻止血管长进肿瘤,就等于掐断了肿瘤的补给线。

Folkman 提出这个思路的时候,很多人觉得他疯了。

回过头看这是个显而易见的想法,但当年 Folkman 博士第一次提出时,很多人觉得他相当不靠谱。(Robert Langer)

Langer 当时是 Folkman 的博士后。他坦言,那会儿自己对生物学和生物化学了解不多,确实是在黑暗里摸索。

摸索的第一步不是找药,是造工具。研究血管生长,得先有一个能测量它的方法,术语叫生物测定(bio assay)。当时没有现成的。血管生长很慢,要观察几个月,需要一个能在体内持续、缓慢释放某种物质的系统。

这个系统就是聚合物(polymer)。通俗说,就是塑料、橡胶这一类材料。Langer 把它做成一个可以植入的载体,让里面的分子以可控速度缓慢扩散出来,持续数周甚至数月。

路径就此清晰:先有聚合物缓释系统,再有生物测定方法,然后从软骨里分离各种分子,一个个试。绝大多数不管用。他们运气不错,找到一个有效但尚未纯化的分子。1976 年,那篇论文发表在《Science》上,是最早一批血管生成抑制剂的分离工作。

然后呢?

接下来 28 年,是别人沿着这条路继续走。不同的生长因子被分离出来,有些用的正是他们开发的技术;然后有人找到阻断这些因子的办法,再有人把它做成药。多家公司投入,包括 Genentech。研发成本以十亿美元计。

2004 年,也就是他们起步 28 年后,第一个此类药物 Avastin 获得 FDA 批准。它后来成为生物技术史上销售额最高的药物之一,获批适应症覆盖多种癌症,还包括黄斑变性这类眼部异常血管疾病。

Lex 追问:这在对抗癌症的战争里算不算一个聪明的策略?

Langer 的回答很实在:切断供血,等于把肿瘤饿小。肿瘤变小之后,化疗和免疫治疗对付起来容易得多。大肿瘤和小肿瘤,治疗难度完全是两个量级。

这里有个数字值得停下来看:28 年,数十亿美元,无数人接力。这是基础研究转化为药物的真实时间尺度。公众讨论新药时常常忽略这一点,一个实验室发现到病人用上,中间的跨度可以是一代人的职业生涯。

药物递送到底在解决什么问题

Langer 最核心的贡献之一,是把“药物递送”变成一个独立的学科问题。

他的定义很简洁:把药送到该去的地方,以该有的剂量,用安全的方式。

听起来简单,做起来全是硬骨头。他列了几个方向:

  • 能不能只把药送到癌细胞,不碰其他细胞
  • 能不能让胰岛素口服,或者被动透皮吸收
  • 能不能让药物穿过血脑屏障
  • 能不能做出“聪明”的递送系统,按体内的生理信号自动响应

最后一条最接近科幻。他举了个具体例子:糖尿病人的血糖升高时,能不能自动释放更多胰岛素?这已经不是假设,他的实验室真做出来了。他们把能分泌胰岛素的 β 细胞包裹起来,外面加一层保护,免疫细胞和抗体进不去,攻击不了这些细胞;葡萄糖可以进去,细胞感知到血糖就分泌胰岛素。一个完整的闭环,材料学和细胞生物学合起来实现。

他们还做过“智能微芯片”:外部发一个信号,芯片按信号释放药物。Langer 认为这类系统未来有可能承接上面那个血糖逻辑,接到信号就调整释放量。

Lex 从机器人学角度问:这些东西离机器人有多远?未来会不会有能在体内游走、定点给药的机器人系统?

Langer 的回答保持了科学家式的克制:某天会,但现在还远。那属于纳米技术的范畴,得先把刚说的这些东西进一步微型化。方向明确,时间不确定。

人体这堆东西到底有多难搞懂

Lex 说,从计算机科学和机器人学的背景看,人体复杂得让人绝望。

Langer 完全同意。他说我们对人体的理解还很浅,很多事情只是刚摸到边。

他给了一个类比,Lex 提出来的:量子力学在物理里是一套极其精准、预测力极强的理论,但人类至今说不清它的底层本质到底是什么。药物研发有时也是这样,你知道某个东西有效,却不完全清楚它为什么有效。

Langer 说这取决于具体情况。有些药物,作用通路已经被摸清,机制明确;有些确实是在黑暗里打枪,也有些是意外发现的,发现者甚至没意识到自己发现了什么。

那整个药物发现流程有没有标准范式?他的回答是没有单一范式。以血管那条线为例,他拆成了几步:

  1. 先有理论假设
  2. 再有能测量、能半定量描述现象的技术
  3. 然后筛选能产生目标效果的物质
  4. 再尝试纯化

这之后还有更长的路:证明安全,证明有效。先做动物实验,再做人体临床试验。临床试验至少三个阶段:一期在小样本上验证安全性,二期在小样本上验证有效性,三期在大样本上同时验证安全和有效,样本量可能到几百甚至几千人,而且必须是严格对照的研究。同时还要解决生产制造的问题。

先把安全性做出来,再做有效性。首先,不造成伤害。(Robert Langer)

按照塔夫茨大学的估算,现在研发一款新药的成本超过 20 亿美元。其中最大的一块开销是人类临床试验,远超其他环节。

AI 在药物研发链条里能插在哪

Lex 问得很具体:数据驱动的智能系统,在这条链上有没有位置?

Langer 给了肯定回答,并举了一个很实在的场景。

假设要治某种病,手上有一个快速检测方法,筛了 10,000 种化合物,结果只有几种有效,少数有点效果,绝大多数没用。这时候把化学结构和结果一起交给合适的 AI,让它去看有效的那几种有没有共同特征,无效的那一批有没有共同特征,然后据此预测下一批该测什么。

这个思路的价值在于,它把“试错”从纯随机变成了有方向的搜索。高通量筛选产生的数据量很大,人眼看不出规律,模型可能看得出来。

他也顺带谈到成本。给递送系统加太多功能,价格就上去了。这在做技术方案时是个真实约束,尤其要考虑发展中国家的可及性时。

组织工程:先有画布,再谈作画

Langer 和 Jay Vacanti 在很多年前开创了组织工程这个方向。他的解释是:从零开始造一个器官或组织。

基本结构有两大件。一个是支架(scaffold),他用了 Lex 的比喻,还说“这个说法我得用起来”:支架就像一块画布。另一个是细胞,可以放软骨细胞、骨细胞,也可以是会分化成其他类型的干细胞,还可以不止一种细胞。

画布不一定在体内。它可以是体外的结构,这就是所谓的“器官芯片”。器官芯片的意义很直接:更接近人体的药物测试平台,可能减少动物实验和人体试验。

Lex 追问:能不能在画布里织进计算组件,让它能感知、能控制组织生长?

Langer 说可以,只是眼下大家主要在做验证,先证明芯片和直接植入体内的效果相当。至于加上传感和控制,某天完全可能。

已经落地的成果里,皮肤是最成熟的一个。FDA 已经批准,用于烧伤患者和糖尿病皮肤溃疡患者。血管方面,三期临床试验已经完成或接近完成,Langer 的前学生 Laura Niklason 主导了其中很大一部分工作。

其他方向都在不同阶段推进:改善听力的、帮助瘫痪患者的、治疗眼部疾病的。肝、肾这些器官都有人在做,多数还早。

神经组织也有人在做。Langer 自己涉猎不多,但他提到 Evan Snyder,此人曾在脊髓损伤相关工作中与他们合作过。

移植排斥怎么解决?他列了四条路径:

  • 把细胞包裹起来,物理隔绝免疫细胞和抗体,上面提到的胰岛细胞就是这个思路,合作者是前博士后 Dan Anderson
  • 让细胞本身不引起免疫反应,可以用遮蔽技术或基因编辑
  • 用患者自己的细胞,或近亲的细胞,匹配度更高
  • 免疫抑制药物,这是目前肝移植的标准做法

Lex 问,未来能不能再生任何器官。Langer 说自己是乐观派,但强调“某天”可能是几百年。他更愿意谈的是 10 到 20 年的尺度:未必是寿命的大幅延长,但很多人会活得更好,可能也活得稍长一些。

他眼里最美的科学构想

Lex 问了个偏浪漫的问题:你见过的最美的生物工程构想是什么。

Langer 说是 CRISPR。他先声明这不是他的想法。

他觉得妙的地方在于,这套机制的源头是细菌对抗病毒的方式。科学家看懂了细菌怎么剪切、粘贴外来基因片段,然后把这套机器拿过来,用来修人的细胞。

但他也承认这件事极难。人体太复杂,直接修复全身细胞几乎不现实。

他给出的现实路径是降低难度:不修全身,先改造某一种细胞。比如取一个可能有用的细胞,给它加上识别和杀死癌细胞的能力,这就是 CAR-T 的思路。与其修整个身体,不如找几个能先落地的点。

医学的推进方式就是这样一步步来的。修大脑这种事极难,也许某天能成,但不会先成。

专利:没有它,药根本做不出来

Langer 名下已授权和待授权的专利超过 1,100 项,这些专利被许可、转许可给 300 多家公司。

他怎么评价专利制度?

他认为整体上利大于弊。理由非常硬:一款新药超过 20 亿美元,如果没有专利保护,没有资本会投这笔钱,因为做出来之后任何人都能仿制。专利制度是让巨额投入有可能发生的前提。

但它有反面。当一款药很成功时,你当然希望所有人都能用上。专利让这件事一开始能够发生,之后却可能在一定程度上阻碍它,至少对某些人、某些公司是这样。

流程上他讲得很清楚:先做研究、拿到发现,写成一份“技术披露”交给 MIT 的技术转移办公室;办公室转给专利律师,律师结合披露内容和与研究者沟通的结果起草专利;然后和美国专利商标局来回往复。可能第一次、第二次、第三次都不批,但审查员会告诉你为什么不批,你据此调整,最终可能拿到,也可能拿不到。

40 家公司,市值约 230 亿美元,他认为关键不在科学

Lex 请他讲创业成功的公式。

Langer 的回答可能会让很多科学家不服气:最重要的大概是和他合作的商业人才。回头看那些做得好的公司,是因为有优秀的商业人;做得不够好的,是因为商业人不够强。

科学侧他给了几条标准:

  • 做出的是一个平台,能用在 A、B、C、D、E 等一系列问题上,而不只是一个单点
  • 至少有一篇发表在顶刊上的好论文
  • 在动物模型上做到可复现
  • 专利申请了,最好已经授权,而且权利要求写得既好又宽

他特别提到权利要求要“宽”。这是专利质量的核心,写窄了等于没用。

还有一个常被忽略的驱动力:往往是实验室里某位博士后或博士生,在这件事上投入了生命中的一大段,他有强烈的意愿去那家公司,想亲眼看到自己做的东西改变别人的生活。这种热情是公司启动时最稀缺的燃料。

商业侧他列了更长的一串:看人要准,才能招对人;要有战略,尤其面对一个能解决很多问题的平台时,得判断先做哪一个、再做哪一个;要懂 FDA 的监管路径和临床试验设计;要能极强地融资;还得会管理人。

关于“先做哪一个”这个决策,他说大概有六七条判断标准,而且不只看科学:

  • 市场是大还是小
  • 有没有好的动物模型,能不能快点验证,而不是拖 50 年
  • 临床试验能不能设出清晰的终点,让你可以下判断
  • 竞争格局如何,别人有没有别的做法
  • 能不能进医保报销
  • 制造上有没有坑

这套东西看起来朴素,但每一条都是真实踩过坑之后总结出来的。

管一个上千人的实验室,他说只想要一件事

Langer 的实验室年经费超过 1,000 万美元,在编研究人员超过一百人,历史上带过的人接近一千位。

Lex 说研究者往往个性强、多少有些古怪。Langer 笑着接受了这个说法。

他的管理哲学听起来过于简单:他就是希望实验室里的人开心,做他们希望能让世界变好的事,做能让世界变好的科学。他觉得只要能这样,实验室自己就会运转。

那怎么让一个研究者开心?答案还是很简单:让他觉得自己在做一件真正重要、能影响很多人生活的事,并且有进展。有了这两点,人就会对自己满意,就会开心。

那大问题从哪来?他说来源很多元。有时是他自己想到的,有时是实验室里某人想到的,可能是一项新技术,也可能是想把某件事理解得更透。也有外部机构找上门,比如比尔及梅琳达·盖茨基金会、青少年糖尿病研究基金会,直接问能不能帮忙解决某个问题。

他并不掩饰自己也会讲过去的挫折。知道他经历的人,会知道他不是一路顺风。这种坦诚本身就是一种激励:你能撑过去,别人也能。

学术界的隐忧:钱,和不设框的人

Lex 提到计算机和 AI 领域很多优秀研究者流向工业界。Langer 怎么看科学研究的未来?

他说去工业界好,留在学术界也好。他有很多学生两条路都走过,都做出了很好的事业。

学术侧他最担心的是经费,尤其是非定向的经费,也就是能自由做基础研究的那部分钱。他把这列为第一位的问题。

他自己经费状况不错,最近十多年都比较顺利,但他仍然一直担心,因为运行经费里软钱的比例高于硬钱。盖茨基金会、青少年糖尿病研究基金会、一些公司愿意投,同时也有 NIH 的政府经费,这些对他都很重要。他把这种持续的不安当成流程的一部分。

Lex 提了个假设:假如给你 1,000 亿美元,但不能用于你自己的研究,你会怎么决定投给谁?

Langer 说第一步是形成清晰的愿景,而且不同慈善家有不同愿景。他举了两个例子。

David Koch 对癌症研究兴趣浓厚,部分原因是他自己得过前列腺癌。很多人是这样,自己或亲人患病,于是把钱投向相关研究。

Bill Gates 的路径不同。他有了财富之后,思考的是怎么产生最大的影响,最后落在发展中国家的人身上,落在疫苗和药物上。

有了愿景之后,第二步是问:如果这是你的目标,全世界谁做得最好?

他还补了一层常被忽视的考虑:除了资助重要领域,还要帮年轻人。这两件事有时候是冲突的。像他这样资历深的实验室,解决某些问题可能效率更高,但他不年轻了。他培养了很多年轻人,但那和直接支持一位刚起步的助理教授不是一回事。

所以他认为健康的结构是这样的:政府经费、关注特定疾病的基金会、其他类型的基金会,各自从不同角度切入,有人发布项目征集看谁做得最好,有人直接去找人。David Koch 和 Bill Gates 这两种方式都用了。

学术体制的“格子”,和那些装不进去的人

Langer 早年找教职时并不顺利,因为他不太符合任何一个现成的分类。化学工程不像,生物学也不像,他卡在中间。

Lex 问他怎么看这个体制问题:怎么让那些很优秀但不在上一代学科分类里的人有机会?

他的答案是系主任得有眼光,而且确实有些人有。

他举了 MIT 机械工程系的例子。这个系最近招了 Giovanni Traverso,此人是分子生物学家,也是胃肠病学家,同时做出了很好的机械工程工作,设计新型药丸之类的东西。一个机械工程系愿意招这样背景的人,Langer 认为这是眼光,而且这个系以后会因此受益。

他又提到 MIT 媒体实验室招了 Ed Boyden 这样的人,做的也是非常跨领域的事。这些都属于领导层的视野问题。

癌症会被治愈吗

Lex 问,某天我们能不能治愈癌症。

Langer 说当然会,但不知道那天什么时候来。他补了一句:很少有事情能在几年内解决。“所有癌症”这个说法本身就很重。

那治愈会是什么样子?靠哪些学科?

他的回答是生物学和工程的结合。生物学负责搞清正确的遗传机制,可能还有免疫机制;工程负责把分子生产出来、做出正确的递送系统、把它精准送到该去的地方。

这个回答其实概括了他一辈子的工作方式。他不把自己定义为生物学家或化学家,他做的是把工程方法带进医学问题里。

完美饼干和巧克力

访谈最后轻松了一下。Langer 喜欢巧克力,提到两家店:Ben & Bill's 的巧克力,以及 Chestnut Hill 那家 Rosie's Bakery 的 Soho Globs 曲奇。

Lex 说自己为了赶论文熬到凌晨三点,结果在 Rosie's 网站上看了半天曲奇图片。

他问,未来能不能用化学,甚至数据驱动的 AI,做出完美的曲奇?

Langer 说两者都有,工程某天会帮上忙。巧克力也一样。他提到自己的前博士后 David Edwards,现在是哈佛教授,在剑桥附近开了 Café ArtScience,也在做用工程方法研究香气这件事。

然后他说了一句总结性的话:他预期某天 AI 和工程会进入几乎一切领域。包括做出完美的曲奇。

他最自豪的东西不是专利

Lex 最后问:回顾一生,做出了这么大的正面影响,你最自豪的是什么?

Langer 的答案是学生。

他带过接近一千人。其中 18 位入选美国国家工程院,16 位入选美国国家医学院。有人做了公司 CEO,有人做了大学校长。大约 8 位在 MIT 任教,12 位左右在哈佛。

他们不是我的孩子,但某种程度上接近我的孩子。看到他们过得好、做了那么多好事、过得开心,这让人感觉非常好。(Robert Langer)

295,000 次引用、1,100 项专利、40 家公司、23 亿美元市值,这些数字确实惊人。但他自己挑出来放在最后的,是人的成长。

这大概也能解释他前面那些回答为什么那么朴素:希望实验室里的人开心,希望他们做能改变世界的事,被拒稿后先想是不是自己没讲清楚。这些不是姿态,是他真正在用的方法。传下去的不是技术,是这套方法,然后这些人再造出新的技术。

如果要从他身上拿走点什么

这场对话跨了四十多年,落到可操作层面,有几条是普通人也能直接用的:

  • 被拒时先假设是自己没讲清楚。拿到具体反馈后逐条对照,把问题改写成下一版的改进项,而不是把精力花在判断对方水平上。
  • 判断一个想法值不值得做,看它能不能成为一个平台,能不能用在 A、B、C、D 一系列问题上,而不是只能解决一个点。
  • 接受时间尺度。从发现到落地可以是 28 年。给自己做的事设一个合理的耐心窗口,用阶段性成果来标记进度,比如一篇论文、一次动物实验复现、一项专利,而不是用最终成果。
  • 把工具当成果。当现有方法测不出你想测的东西时,造工具本身就是一等一的贡献,很多人会沿着它走几十年。
  • 做跨领域的事,就得准备好不被现成的格子接纳。找那些有眼光、愿意为跨界的人破例的机构或负责人,而不是硬把自己塞进一个分类里再抱怨不舒服。
  • 如果要做转化,早点去找真正强的商业伙伴。科学问题你可能解决得了,市场、监管、融资、制造这些,单靠科学家身份很难覆盖。
  • 衡量影响力时,除了论文和专利,也算一算你带出来的人。那是复利最高的一项。

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