抗癌新武器：谷歌网页排名算法
图：doodle_for_google_entry__cancer_cell_killers
永远不要在肿瘤科医生面前说“转移”这两个字，小心他会抓狂。那么何谓“转移”？对癌细胞来说，一旦它脱离原发肿瘤并通过血液循环在新器官里生根发芽，它就完成了一次转移。这看似捉迷藏的游戏却关乎患者生死，所幸研究人员正在开发一套新的癌细胞转移应对策略，而他们用的战术源于著名的谷歌网页排名（Google PageRank）算法。
研究人员首先收集了1914-1943年间去世的肺癌患者的尸检报告，选择这一时间段是因为在那时还没有出现放、化疗这样的干预措施，研究人员就可以将注意力集中在癌症本身的不稳定性上。发布这项研究的斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）称，研究人员接下来就可以将大量真实的癌症数据导入“一个类似于谷歌网页排名的算法中，以此观察到肺癌细胞的扩散模型。”《癌症研究》（Cancer Research）杂志也刊登了这一研究成果。
南加州大学维特比工程学院的应用数学专家保罗·牛顿(Paul Newton)说：“我们基本上是在做和谷歌相反的事情：他们是利用转移概率估计稳态，而我们是在知道稳态的情况下估算转移概率。”
说得通俗一点，谷歌知道你可能去哪儿，并且会利用一个叫做马尔科夫链的数学模型来推测你将要到那里的可能性。（编者注：学过信息论的同学应该对马尔科夫链感到很亲切吧。）而癌症研究人员是在知道癌细胞曾经去过哪儿的情况下，利用相似的数学模型来研究癌细胞是如何到达那里的。对于懂数学的人来说，谷歌网页排名算法无疑是基于马尔科夫链的，或者说是一个随机变量序列，它决定了从一个稳态到另一个稳态的可能性。不过斯克里普斯研究所的公关部门提出了上文的生动类比，可以说是充分照顾到了人们不喜欢听专业名词的习性。
牛顿和他的团队还利用这一复杂的数学模型来识别身体中的“吸收机”和“发射机”。举例来说，肺癌细胞经常会游走到肝脏、淋巴结或骨骼这样的“吸收机”中，而且往往不会从这些地方再扩散到远处。与之形成对比的是，肾脏和肾上腺在癌细胞侵犯活动（癌细胞进行转移的第一个阶段称为侵犯（invasion），在这个阶段癌上皮细胞会松开癌细胞之间的连接，使得癌细胞“重获自由”而能移动到其他地方去）的后期起到了重要作用，完全可以荣膺“发射机”的称号。
剑桥大学癌症研究所的研究人员。图片来自Peter Macdiarmid
此前流行的理论认为转移性肺癌细胞只有单一的扩散方向，这次的研究则向这一理论发出了有力的质疑。更值得关注的是，通过确定身体中的“吸收机”和“发射机”，研究人员可能已经给了我们一个新的方法来进行更具针对性的治疗，从而减少并防止癌细胞的扩散。如果我们能在生物学上搞明白“吸收机”何以成为“吸收机”，也许就可以改造这些器官来让它们更好的发挥功能，用牛顿的话说，我们要让这些器官像歌曲《加州旅馆》里唱的那样，成为“一个癌细胞来了就不想走的地方”（a circulating cancer cell enters but never leaves）。
至于那些“发射机”，也许有一天我们可以选择舍弃一些不必要的器官。当然，对于肾这样的内脏我们可以这样做，但是骨骼就不行了。
有必要澄清一下：我们并不是说可以通过登录Google Analytics来治疗癌症。这项研究的重要性体现在：它向我们展示了癌细胞的扩散与信息的传播是多么的相似。这正是我们此前知之甚少的。同时，它也证实了最近由肿瘤学界和物理学界提出的一些推断。
中国每年新发癌症患者在300万例左右，如果你也是他们中的一员，那么现在的情况也许会让你觉得更有希望一点：不光有医生们在做大量的临床实验来治疗我们能想到的一切怪病，而且像牛顿这样的数学家也在利用诸如马尔科夫链、基于力/质量/加速度运动方程的计算机仿真等数学工具来帮我们把肿瘤连根拔起。
不过牛顿也说：“计算机仿真与模型永远无法取代临床实验的位置，当然，它们是可以帮助医生们设计出具有最优影响的临床实验的。”
但有一件事毋庸置疑——癌症是狡猾的。早在数千年前，我们的祖先就在用钢刀与它斗争，然而直到今天我们也没能杀死这头怪兽。但是，既然谷歌可以照料好数量达万亿级的Web网页，我们也许也能用其中的数学原理做些其他有意义的事情。
End.
金融工程, 数学算法
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