目前,确定一种物质是否致癌的唯一方法是让动物接触大量的该物质。研究人员强迫小鼠或大鼠在短时间内摄入相当于数百万支香烟或汉堡包的量,试图推断出一包香烟或一个巨无霸一天可能对人类一生造成的影响。这是一个值得怀疑的程序,癌症研究人员也知道这一点。但这是他们唯一拥有的方法。
在武器实验室工作的两位研究人员,正在开发一种可能解决这个问题的新工具。加州劳伦斯利弗莫尔实验室的物理学家 John Vogel 和毒理学家 Ken Turteltaub 正在使用粒子加速器来追踪致癌物质的实际分子在非常奇特的小鼠组织和器官中的运动。Vogel 说,我们可以确切地看到当小鼠摄入相当于一个汉堡包中的杂环胺、油漆厂中的苯或交通尾气中的碳氢化合物时会发生什么。
他们方法背后的理念巧妙而简单:大多数致癌物质都含有碳。碳的三种主要同位素中最稀有的是碳 14,它是放射性的。如果你能去除小鼠体内的天然碳 14,你就可以给它喂食任何含有碳 14 的物质;然后,借助适当的检测工具,你可以追踪该物质的分子在小鼠体内的运动,就像它们在漆黑夜晚中的流星一样。去除小鼠自身的碳 14 就像关掉了月光。
这并非易事。碳 14 虽然含量不高,但无处不在;它在大气中由宇宙射线产生,像其他碳同位素一样被植物吸收,然后从植物传递到动物。但由于它是放射性的,它会以恒定的速率衰变,半衰期为 5730 年。考古学家和古生物学家利用这一事实来确定一个生物体死亡并停止吸收碳 14 的时间。Turteltaub 利用了同样的事实,培养出碳 14 含量极低的小鼠,根据碳钟,它们已有 11000 年的历史。他和 Vogel 将他们的工作称为拉撒路项目。
Turteltaub 的诀窍是给他的小鼠喂食在天然气中生长的啤酒酵母,天然气来自数百万年前已经死亡并失去放射性碳的有机物。在以 70% 酵母为主的饮食下,Turteltaub 的小鼠体内碳 14 的含量只有普通小鼠的 20%。这使得它们成为追踪致癌物的绝佳背景。
去年,Turteltaub 给这些小鼠喂食了苯基咪唑哒嗪(PhIP),这是一种据称在烹饪肉类中具有很强致癌性的物质。通常在这种测试中,小鼠摄入相当于 1 亿个汉堡包的量,但 Turteltaub 只给每只小鼠喂食了一个巨无霸中的 PhIP 量。然后,他在小鼠食用 PhIP 后几分钟到 96 小时的时间间隔内,采集了它们的小便、粪便、血液以及几乎所有器官和组织的样本。他说,我们采集了除尖叫声之外的所有样本。
接下来,Vogel 从针头大小的样本中提取碳,并将其通过加速器进行处理。该设备按质量分离碳原子,从而可以逐个计数。碳 14 原子的数量揭示了每个样本中有多少 PhIP 分子,以及 PhIP 是如何穿过小鼠身体的。
消化后发现,PhIP 首先进入肝脏。但它不像其他一些致癌物那样储存在那里或脂肪细胞中,也没有储存在小鼠身体的其他任何地方。研究人员发现,小鼠在 48 小时内排出了 70% 的 PhIP,大部分在尿液中;96 小时后,没有留下任何 PhIP 分子。这一结果表明,在实际剂量下,PhIP 可能并非是什么强效致癌物。Turteltaub 说,如果它确实会引发致癌突变,那么它的作用必须出奇地快。
他和 Vogel 计划测试其他致癌物。而且,由于拉撒路方法可以追踪任何含碳分子,因此其最广泛的应用可能在于研究营养物质在体内的分布情况。Vogel 和 Turteltaub 希望最终能够超越小鼠,追踪分子在人体内的运动。但为此,他们需要培养一个“人类拉撒路”。














