Es ist der erste digitale Kunstkurs, und die Aufgabe besteht darin, Photoshop-Monster zu machen. Sophomore Jack Andraka erwägt, einen Velociraptor mit einer brasilianischen Wanderspinne zu kreuzen, während ein anderer Junge Schmetterlingsflügel auf ein Nashorn pfropft. In der Zwischenzeit hält die Lehrerin Vorträge über das verrückte Genie von Doktor Moreau und Frankenstein, "einem Mann, der etwas geschaffen hat, für das er keine Verantwortung übernommen hat."
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Was war die Motivation für den medizinischen Durchbruch des Gewinners des American Ingenuity Award 2012, der Tausende von Menschenleben retten wird?
Video: Jack Andrakas Durchbruch bei Bauchspeicheldrüsenkrebs
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Andrakas biochemischer Test, der ein mit Bauchspeicheldrüsenkrebs in Zusammenhang stehendes Protein im Blut nachweisen kann. (Jane Andraka) 
Jack Andraka, der noch im zweiten Schuljahr war, hat möglicherweise einen neuen Test für eine tödliche Form von Krebs erfunden. (Ethan Hill) 
Andraka kreischte, als er den mit 75.000 US-Dollar dotierten Intel-Wissenschaftspreis für seinen biochemischen Test gewann, mit dem ein mit Bauchspeicheldrüsenkrebs in Zusammenhang stehendes Protein im Blut nachgewiesen werden kann. "Jeder hat das Potenzial, ein Wissenschaftler zu sein", sagt er. (Intel Internationale Wissenschafts- und Technikmesse) 
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"Das musst du nicht tun, Jack!", Ruft jemand im Hintergrund.
Der silberne Schimmer einer Gefolgsfrau: Andraka grinst. Seit er auf der Intel International Science and Engineering Fair im vergangenen Frühjahr den mit 75.000 US-Dollar dotierten Hauptpreis gewonnen hat, ist er einer der wenigen Neulinge, die dies jemals getan haben. Im imaginären „Dungeon“ -Labor der Schule gibt es eine Reihe von Witzen über Andrakas verrückte Wissenschaftler. In Wirklichkeit hat Andraka sein möglicherweise revolutionäres Pankreaskarzinom-Erkennungsinstrument an der nahe gelegenen Johns Hopkins University entwickelt, obwohl er manchmal in einem kleinen Kellerlabor im Haus der Familie im belaubten Crownsville, Maryland, bastelt, wo ein hausgemachter Teilchenbeschleuniger den Kickertisch überfüllt.
Dieser 15-jährige „Edison unserer Zeit“, wie Andrakas Hopkins Mentor ihn genannt hat, trägt rote Nikes, die sorgfältig auf sein Intel-T-Shirt abgestimmt sind. Sein zotteliger Haarschnitt liegt irgendwo zwischen Beatles und Bieber. Eines Tages zitiert er in der Schule Artikel aus führenden wissenschaftlichen Publikationen, darunter Science, Nature und das Journal of Clinical Neurology . Und das ist nur im Englischunterricht. In der Chemie sagt er dem Lehrer, dass er zu Hause ein vermisstes Labor aufbauen wird, mit dem er natürlich viel Salpetersäure zu arbeiten hat. Im Kalkül schließt er sich nicht den anderen Schülern an, die sich wie hungrige junge Löwen bei einem Kill um eine Tafelgleichung gruppieren. "Das ist so trivial", sagt er und setzt sich an einen Schreibtisch, um stattdessen die zugewiesenen Kapitel aus Brave New World zu lesen. Niemand kann ihn aufhalten, vielleicht, weil sein Biologielehrer im vergangenen Jahr, als er sein geheimes Lesematerial über Kohlenstoffnanoröhren beschlagnahmte, mitten in der Epiphanie war, die Wissenschaftler für lebensrettend halten.
Nach der Schule kommt Andrakas Mutter Jane, eine Anästhesistin aus dem Krankenhaus, mit einem sparsamen Vorrat an Schokoladenmilch in ihrem zerschlagenen roten Ford Escort Kombi an. Sie erfährt bald, dass Jacks großer Bruder Luke - ein Senior und früherer Finalist auf derselben Elite-Wissenschaftsmesse - den Auftrag erhalten hat, seinen handgefertigten Lichtbogenofen nach Hause zu bringen. Er baute es in einem Schullabor, aber die Lehrer wurden nervös, als er erwähnte, dass das Gerät Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius erzeugen könnte, und schmolzen eine Stahlschraube, um dies zu beweisen. Der Apparat wird einen Platz im Keller von Andraka finden.
„Ich sage nur, brenne das Haus nicht nieder und töte dich oder deinen Bruder nicht“, erklärt die Mutter der Jungen fröhlich. „Ich weiß nicht genug über Physik und Mathematik, um zu wissen, ob das ein Todesstrahl ist oder nicht. Ich sage gesunder Menschenverstand, aber ich weiß nicht, woran sie dort unten arbeiten. “
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Bauchspeicheldrüsenkrebs ist mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von 6 Prozent eine der tödlichsten Krebsarten. Jedes Jahr sterben rund 40.000 Menschen daran. Die Diagnose kann verheerend sein, da sie oft zu spät gestellt wird, nachdem sich der Krebs ausgebreitet hat. Anders als die Brust oder der Dickdarm ist die Bauchspeicheldrüse tief in der Körperhöhle eingebettet und schwer darstellbar, und es gibt kein verräterisches Frühsymptom oder Klumpen. "Bis Sie dies zu einem Arzt bringen, ist es zu spät", sagt Anirban Maitra, ein Pathologe von Johns Hopkins und Pankreaskrebsforscher, der Andrakas Mentor ist. "Die Medikamente, die wir haben, sind nicht gut für diese Krankheit."
Doch sobald der Krebs Einzug hält, gibt der Körper ein unverkennbares Notsignal aus: eine Überfülle eines Proteins namens Mesothelin. Das Problem ist, dass Wissenschaftler noch keine todsichere Methode entwickelt haben, um diese rote Fahne im Verlauf eines Standardphysikums zu suchen. „Der erste Einstiegspunkt muss eine billige Blutuntersuchung sein, die mit einem einfachen Stich durchgeführt wird“, sagt Maitra.
Das ist genau das, was Andraka vielleicht erfunden hat: Eine kleine Messstabsonde, die nur ein Sechstel eines Blutstropfens verwendet, scheint viel genauer zu sein als bestehende Ansätze und dauert fünf Minuten. Es ist noch vorläufig, aber die Pharmaunternehmen sind interessiert, und die Nachricht breitet sich aus. "Ich habe diese Facebook-Nachrichten erhalten und gefragt, ob ich den Test machen kann", sagt Andraka. "Ich bin mit gebrochenem Herzen, nein zu sagen."
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An diesem schicksalhaften Tag im Biologie-Erstsemester im letzten Jahr hatte Andraka viel im Kopf. Ein enger Freund seiner Familie war kürzlich an Bauchspeicheldrüsenkrebs gestorben, und Andraka hatte über die Krankheit gelesen. Gleichzeitig verwendeten er und sein Vater Steve, ein Bauingenieur, Kohlenstoffnanoröhren, um Verbindungen in Wasser aus der Chesapeake Bay zu screenen. Andraka war offen gesagt ein wenig besessen von den Nanoröhrchen, die für das bloße Auge wie kleine Haufen schwarzen Staubes aussehen, aber wirklich winzige Zylinder sind, die etwa 1 / 50.000 des Durchmessers eines menschlichen Haares haben und mikroskopische Netzwerke bilden können. "Sie haben diese erstaunlichen Eigenschaften", erklärt Andraka. „Sie sind stärker als Stahl. Sie leiten Strom besser als Kupfer. “
In der wissenschaftlichen Zeitung, die er verdeckt an seinem Schreibtisch las, ging es um Anwendungen für Nanoröhren. Andraka hörte mit einem halben Ohr seinem Biologielehrervortrag über Antikörper zu, die an bestimmte Proteine im Blut binden. Plötzlich kollidierten die beiden Ideen in seinem Kopf. Was wäre, wenn er ein Nanoröhrchen-Netzwerk mit Mesothelin-spezifischen Antikörpern ausstatten und dann einen Tropfen Blut eines Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs einführen könnte? Die Antikörper würden an das Mesothelin binden und sich vergrößern. Diese aufgepeppten Moleküle würden die Nanoröhren weiter auseinander spreizen und die elektrischen Eigenschaften des Netzwerks verändern: Je mehr Mesothelin vorhanden ist, desto mehr Antikörper würden binden und groß werden und desto schwächer würde das elektrische Signal werden. Andere Wissenschaftler hatten kürzlich ähnliche Tests für Brust- und Prostatakrebs entwickelt, aber niemand hatte sich mit Bauchspeicheldrüsenkrebs befasst. "Es heißt die Punkte verbinden", sagt Maitra.
Andraka schrieb ein Versuchsprotokoll und schickte es per E-Mail an 200 Forscher. Nur Maitra antwortete. "Es war eine sehr ungewöhnliche E-Mail", erinnert er sich. „Oft bekomme ich solche E-Mails von Postdoktoranden nicht, geschweige denn von Studienanfängern.“ Er beschloss, Andraka in sein Labor einzuladen. Um das Projekt zu beaufsichtigen, ernannte er einen sanften Postdoc-Chemiker, der den Babysitting-Auftrag mit gutem Beispiel vorangeht. Sie erwarteten, Andraka im Sommer für ein paar Wochen zu sehen.
Stattdessen arbeitete der junge Wissenschaftler sieben Monate lang, jeden Tag nach der Schule und oft samstags bis nach Mitternacht, um sich von hartgekochten Eiern und Twix zu ernähren, als seine Mutter im Auto in einem nahe gelegenen Parkhaus einnickte. Er arbeitete durch Thanksgiving und Weihnachten. Er verbrachte seinen 15. Geburtstag im Labor.
Er hatte noch nicht einmal die Erstsemesterbiologie abgeschlossen und musste noch viel lernen. Er nannte die Pinzette "Pinzette". Er hatte einen heftigen Einlauf mit der Zentrifugenmaschine, in der ein Monat lang Zellkulturproben explodierten und Andraka in Tränen ausbrach.
Aber manchmal führte seine mangelnde Ausbildung zu eleganten Lösungen. Für seine Teststreifen entschied er sich für einfaches Filterpapier, das absorbierend genug ist, um die notwendige Lösung aus Kohlenstoffnanoröhren und Mesothelin-Antikörpern aufzunehmen, und das kostengünstig ist. Um die elektrische Veränderung in einer Probe zu messen, kaufte er ein Ohmmeter im Wert von 50 USD bei Home Depot. Er und sein Vater bauten das Plexiglasprüfgerät, mit dem die Streifen beim Ablesen des Stroms gehalten wurden. Er wischte mit den Nähnadeln seiner Mutter, um sie als Elektroden zu verwenden.
An einem Sonntag im Dezember gegen 2.30 Uhr wurde Jane Andraka von einem begeisterten Jack von ihrem Parkplatz geworfen. „Er öffnet die Tür“, erinnert sie sich, „und Sie wissen, wie Ihr Kind dieses riesige Lächeln hat und dass es in seinen Augen leuchtet, wenn etwas richtig lief?“ Der Test hatte Mesothelin in künstlichen Proben nachgewiesen. Einige Wochen später wurde das Mesothelin im Blut von Mäusen mit humanen Pankreastumoren lokalisiert.
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Andrakas Appetit auf Wissenschaft und Erfolg kennt keine Grenzen: Seine euphorische Reaktion auf den Intel-Sieg wurde auf YouTube schnell viral. In den Monaten seit diesem Triumph hat die Realität ein wenig nachgelassen, als er mit Anwälten und Lizenzfirmen sprach. "Ich habe gerade das Patent abgeschlossen", sagt er, "und ich werde bald eine LLC gründen." Es ist klar, dass Andraka noch viel mehr zu testen hat, bevor sie einen von Experten geprüften Artikel über die Arbeit veröffentlicht, der nächste Schritt. Selbst wenn alles gut geht, würde das Produkt wahrscheinlich für ein Jahrzehnt oder so nicht vermarktet werden, was für einen Teenager praktisch eine Ewigkeit ist.
Und natürlich muss er beim nächsten Science Fair-Projekt mitarbeiten. An Ideen mangelt es ihm nicht.
"Er ist seiner Zeit in vielerlei Hinsicht voraus", sagt Maitra. „Eine Idee zu haben und zu sehen, wie man etwas noch Expansiveres extrapoliert, ist der Unterschied zwischen großartig und genial. Und wer kommt mit 14 auf solche Ideen? Es ist verrückt. “Andraka ist jung genug, um mit vollkommenem Ernst darüber zu sprechen, „ wann ich groß bin “.
Trotzdem ist er sehr gefragt, hält Vorträge bei TED und spricht auf internationalen Ideenfestivals. Sein iPhone enthält Schnappschüsse von Würdenträgern von Bill Clinton bis Will.i.am. Im September besuchte Andraka so selten die Highschool, dass einige Lehrer dachten, er hätte die Schule abgebrochen. "Aber ich möchte nicht die High School verlassen", sagt er. "High School macht Spaß - manchmal." Gelegentlich wünscht er sich, er hätte mehr Zeit dafür und Kinderkram im Allgemeinen. Er mag es, „Glee“ zu sehen und mit Luke im nationalen Junior-Wildwasser-Rafting-Team anzutreten.
Dann gibt es all diese Hausaufgaben, die Sie nachholen müssen. Sein Englischkurs beschäftigt sich mit Brave New World, einer technologischen Dystopie, bei der der Erfinder Henry Ford als Gott verehrt wird. "Ihre Fordliness", erklärt der Lehrer, ist der Standard honorific.
"Ihre Jackliness", flüstert ein Klassenkamerad.
