Het is de eerste klas digitale kunstles, en de opdracht is om Photoshop-monsters te maken. Sophomore Jack Andraka overweegt een velociraptor te kruisen met een Braziliaanse rondzwervende spin, terwijl een andere jongen vlindervleugels op een neushoorn ent. Ondertussen geeft de leraar lezingen over het gestoorde genie van dokter Moreau en Frankenstein, "een man die iets creëerde waarvoor hij geen verantwoordelijkheid nam."
Van dit verhaal
[×] SLUITEN
Wat was de motivatie achter de medische doorbraak van de winnaar van de American Ingenuity Award 2012 die duizenden levens zal redden?
Video: Doorbraak van pancreaskanker door Jack Andraka
[×] SLUITEN
Andraka's biochemische test die een eiwit in bloed kan detecteren dat is gekoppeld aan pancreaskanker. (Jane Andraka) 
Alleen een tweedejaars op de middelbare school, heeft Jack Andraka misschien een nieuwe test bedacht voor een dodelijke vorm van kanker. (Ethan Hill) 
Andraka gilde toen hij de $ 75.000 Intel-wetenschapsprijs won voor zijn biochemische test die een eiwit in bloed kan detecteren dat is gekoppeld aan alvleesklierkanker. "Iedereen heeft het potentieel om een wetenschapper te zijn", zegt hij. (Intel International Science and Engineering Fair) 
Fotogallerij
"Je hoeft dit niet te doen, Jack!" Roept iemand in de rug.
De zilveren glans van een houder: Andraka grijnst. Sinds hij de hoofdprijs van $ 75.000 won op de Intel International Science and Engineering Fair van afgelopen voorjaar, een van de weinige eerstejaarsstudenten die dit ooit heeft gedaan, is hij een beroemdheid van North County High School geworden die kan wedijveren met elke voetbalster of koningin van het thuiskomen. Een serie grappen volgt over de waanzinnige wetenschapperacties van Andraka in het imaginaire laboratorium van de school. In werkelijkheid creëerde Andraka zijn potentieel revolutionaire alvleesklierkanker-detectietool aan de nabijgelegen Johns Hopkins University, hoewel hij soms knutselt in een klein kelderlaboratorium in het familiehuis in het lommerrijke Crownsville, Maryland, waar een zelfgemaakte deeltjesversneller de tafelvoetbaltafel omspant.
Deze 15-jarige "Edison van onze tijd", zoals de Hopkins-mentor van Andraka hem heeft genoemd, draagt rode Nikes die zorgvuldig is gecoördineerd met zijn Intel T-shirt. Zijn ruige kapsel ligt ergens tussen Beatles en Bieber. Op een dag citeert hij artikelen uit toonaangevende wetenschappelijke publicaties, waaronder Science, Nature en the Journal of Clinical Neurology . En dat is alleen in de Engelse les. In de scheikunde vertelt hij de leraar dat hij thuis een gemist laboratorium zal verzinnen, waar hij natuurlijk veel salpeterzuur heeft om mee te werken. In calculus sluit hij zich niet aan bij de andere studenten die zich rond een schoolbordvergelijking bevinden als hongerige jonge leeuwen bij een moord. "Dat is zo triviaal", zegt hij, en ploft achter een bureau om in plaats daarvan toegewezen hoofdstukken van Brave New World in te halen. Niemand houdt hem tegen, misschien omdat vorig jaar, toen zijn biologieleraar zijn clandestiene leesmateriaal op koolstofnanobuisjes in beslag nam, hij zich midden in de epiphany bevond die volgens wetenschappers de potentie heeft om levens te redden.
Na school arriveert de moeder van Andraka, Jane, een anesthesiemedewerker in het ziekenhuis, in haar gehavende rode Ford Escort stationwagen met een spaarzame voorraad chocolademelk. Ze komt er al snel achter dat de grote broer van Jack, Luke - een senior en een eerdere finalist op dezelfde elite-wetenschapsbeurs - opdracht heeft gekregen om zijn handgemaakte boogoven naar huis te brengen. Hij bouwde het in een schoollaboratorium, maar leraren werden nerveus toen hij zei dat het apparaat temperaturen van enkele duizenden graden Fahrenheit kon genereren, en smolt een stalen schroef om het te bewijzen. Het apparaat vindt een plekje in de kelder van Andraka.
"Ik zeg alleen:" Verbrand het huis niet en dood jezelf of je broer niet ", legt de moeder van de jongens vrolijk uit. “Ik weet niet genoeg natuurkunde en wiskunde om te weten of dat een doodstraal is of niet. Ik zeg, gebruik gezond verstand, maar ik weet niet waar ze daar aan werken. "
***
Alvleesklierkanker is een van de meest dodelijke kankers, met een overlevingspercentage van vijf jaar van 6 procent. Elk jaar sterven er ongeveer 40.000 mensen aan. De diagnose kan verwoestend zijn omdat deze vaak laat wordt afgegeven, nadat de kanker is uitgezaaid. In tegenstelling tot de borst of dikke darm, zit de alvleesklier diep in de lichaamsholte en is het moeilijk in beeld te brengen, en er is geen duidelijk vroeg symptoom of knobbeltje. "Tegen de tijd dat je dit naar een arts brengt, is het te laat", zegt Anirban Maitra, een patholoog van Johns Hopkins en onderzoeker van pancreaskanker die mentor van Andraka is. "De medicijnen die we hebben zijn niet goed voor deze ziekte."
Maar naarmate de kanker aanhoudt, geeft het lichaam een onmiskenbaar noodsignaal af: een overvloed aan een eiwit dat mesotheline wordt genoemd. Het probleem is dat wetenschappers nog geen trefzekere manier hebben ontwikkeld om naar deze rode vlag te zoeken in de loop van een standaard fysiek. "Het eerste punt van binnenkomst zou een goedkope bloedtest moeten zijn, gedaan met een simpele prik, " zegt Maitra.
Dat is precies wat Andraka misschien heeft uitgevonden: een kleine peilstoksonde die slechts een zesde druppel bloed gebruikt, lijkt veel nauwkeuriger te zijn dan bestaande benaderingen en duurt vijf minuten om te voltooien. Het is nog steeds voorlopig, maar farmaceutische bedrijven zijn geïnteresseerd en het woord verspreidt zich. "Ik heb deze Facebook-berichten gekregen met de vraag:" Mag ik de test? ", Zegt Andraka. "Ik ben diepbedroefd om nee te zeggen."
***
Die noodlottige dag in de eerstejaars biologieles vorig jaar, Andraka had veel aan zijn hoofd. Een goede vriend van zijn familie was onlangs overleden aan pancreaskanker en Andraka had gelezen over de ziekte. Tegelijkertijd hadden hij en zijn vader, een civiel ingenieur, koolstofnanobuizen gebruikt om verbindingen in water uit de Chesapeake Bay te screenen. Andraka was eerlijk gezegd een beetje geobsedeerd door de nanobuisjes, die met het blote oog eruitzien als kleine stapels zwart stof, maar echt kleine cilinders zijn van ongeveer 1/50.000 de diameter van een mensenhaar die microscopische netwerken kunnen vormen. "Ze hebben deze geweldige eigenschappen, " legt Andraka uit. “Ze zijn sterker dan staal. Ze geleiden elektriciteit beter dan koper. "
De Science- krant die hij heimelijk aan zijn bureau las, ging over toepassingen voor nanobuisjes. Met een half oor luisterde Andraka naar zijn biologie leraar lezing over antilichamen, die binden aan bepaalde eiwitten in het bloed. Plots botsten de twee ideeën in zijn hoofd. Wat als hij een nanobuizennetwerk met mesotheline-specifieke antilichamen zou kunnen koppelen en vervolgens een druppel bloed van een alvleesklierkankerpatiënt zou kunnen introduceren? De antilichamen binden zich aan het mesotheline en vergroten. Deze versterkte moleculen zouden de nanobuizen verder uit elkaar verspreiden, waardoor de elektrische eigenschappen van het netwerk veranderen: hoe meer mesotheline aanwezig is, hoe meer antilichamen zich binden en groter worden en hoe zwakker het elektrische signaal wordt. Andere wetenschappers hadden onlangs vergelijkbare tests ontworpen voor borst- en prostaatkanker, maar niemand had pancreaskanker aangepakt. "Het heet verbinden van de stippen", zegt Maitra.
Andraka schreef een experimenteel protocol en mailde het naar 200 onderzoekers. Alleen Maitra reageerde. "Het was een heel ongewone e-mail", herinnert hij zich. "Ik krijg vaak dergelijke e-mails niet van postdoctorale fellows, laat staan middelbare school eerstejaars." Hij besloot Andraka uit te nodigen voor zijn lab. Om het project te overzien, stelde hij een zachte postdoctorale chemicus aan, die de opdracht voor het oppassen van baby's aannam. Ze verwachtten Andraka misschien een paar weken in de zomer te zien.
In plaats daarvan werkte de jonge wetenschapper zeven maanden lang, elke dag na schooltijd en vaak op zaterdag tot na middernacht, leefde hij van hardgekookte eieren en Twix terwijl zijn moeder in de auto in een nabijgelegen parkeergarage in slaap viel. Hij werkte door Thanksgiving en Kerstmis. Hij bracht zijn 15e verjaardag door in het lab.
Zelfs nadat hij eerstejaars biologie had afgerond, moest hij nog veel leren. Hij noemde de tang "pincet". Hij had een vervelende inloop met de centrifuge, waarin een maand aan celcultuurmonsters explodeerde en Andraka in tranen uitbarstte.
Maar soms leverde zijn gebrek aan training elegante oplossingen op. Voor zijn teststrips besloot hij eenvoudig filterpapier te gebruiken, dat absorberend genoeg is om de noodzakelijke oplossing van koolstofnanobuisjes en mesotheline-antilichamen op te nemen, en goedkoop. Om de elektrische verandering in een monster te meten, kocht hij een $ 50 ohmmeter bij Home Depot. Hij en zijn vader bouwden het Plexiglas-testapparaat waarmee de strips worden vastgehouden terwijl hij de stroom leest. Hij veegde een paar van zijn moeders naalden om te gebruiken als elektroden.
Ongeveer 2:30 op een decemberzondag, werd Jane Andraka door een extatische Jack van haar parkeerstupor geschokt. "Hij opent de deur, " herinnert ze zich, "en je weet hoe je kind deze gigantische glimlach heeft, en die glans in hun ogen toen er iets goed ging?" De test had mesothelin ontdekt in kunstmatige monsters. Een paar weken later wees het mesotheline aan in het bloed van muizen die menselijke pancreastumoren droegen.
***
Andraka's honger naar wetenschap en succes kent geen grenzen: zijn euforische reactie op de overwinning van Intel ging snel viral op YouTube. In de maanden sinds die triomf is de realiteit een beetje verzonken terwijl hij sprak met advocaten en licentiebedrijven. "Ik ben net klaar met het patent, " zegt hij, "en ik ga binnenkort een LLC starten." Maar Maitra - die gelooft dat de peilstok uiteindelijk moet worden aangepast om andere vlag-verhogende kankereiwitten samen met mesotheline te identificeren - heeft gemaakt duidelijk dat Andraka nog veel meer tests moet doen voordat een peer-reviewed artikel over het werk wordt gepubliceerd, de volgende stap. Zelfs als alles goed gaat, zou het product waarschijnlijk pas over tien jaar in de handel worden gebracht, wat voor een tiener bijna eeuwig is.
En natuurlijk moet hij beginnen aan het science fair-project van volgend jaar. Hij heeft geen tekort aan ideeën.
"Hij is zijn tijd op veel manieren vooruit", zegt Maitra. “Eén idee nemen en zien hoe je iets nog uitgebreider kunt extrapoleren, dat is het verschil tussen geweldig zijn en een genie zijn. En wie komt er op 14-jarige leeftijd met dergelijke ideeën? Het is gek. 'Andraka is jong genoeg om volkomen serieus te spreken over' als ik groot ben '.
Toch is er veel vraag naar TED-lezingen en spreekt hij op internationale ideeënfestivals. Zijn iPhone bevat snapshots van hoogwaardigheidsbekleders, variërend van Bill Clinton tot Will.i.am. In september ging Andraka zo zelden naar de middelbare school dat een paar leraren dachten dat hij was gestopt. "Maar ik wil niet stoppen met de middelbare school, " zegt hij. "Middelbare school is leuk - soms." Af en toe wenst hij dat hij er meer tijd voor had, en kinderen in het algemeen. Hij houdt ervan om “Glee” te kijken en om te concurreren met Luke in het nationale junior whitewater rafting team.
Dan is er al dat huiswerk om in te halen. Zijn Engelse les is druk bezig met het bespreken van Brave New World, over een technologische dystopie waarbij de uitvinder Henry Ford wordt aanbeden als een god. "Je Fordliness, " legt de leraar uit, is de standaard eer.
"Je Jackliness, " fluistert een klasgenoot.
