这是一个星期四的下午3点左右，去年十月的时候詹姆斯·斯普迪赫和苏珊娜商学院把他们的头到办公室马克克拉斯诺，在分子和基因医学Beckman Center第四楼，打断会议，他在和一个同事。

“我们可以跟你谈一分钟吗？”普费弗说。

即兴谈话的三个新的什么。长期的同事和朋友有很多话要说。Spudich，博士，他的研究集中在理解分子的力量驱动的肌肉收缩，获得了博士学位从斯坦福1968在阿瑟·科恩伯格，MD，的创始成员生物化学系。Krasnow，MD，博士，谁研究肺发育和疾病，完成了他的博士后工作的前系主任David Hogness，博士。Krasnow，Spudich，普费弗，博士，教授，生物化学，都要主持召开部。（普费弗，谁在1986，加入部门是椅子。完成她的第二阶段）

但这一次，这个话题更是个人。Spudich，76，来分享一些意想不到的消息：他得了肺癌。“我在想，如果你正在寻找你研究任何人类组织样本，”他说。

震惊和悲痛，Krasnow问时，Spudich将接受手术以去除肿瘤。

“我告诉他这是安排在上午8点的一天，”Spudich回忆说。“我记得马克就有点苍白。”

Spudich没有办法知道它，但会议他打断Krasnow和儿科副教授之间克里斯汀郭，MD，被称为讨论Krasnow如何能扩大他的研究，他一直主要在小鼠和灵长类动物被称为小狐猴，包括人类癌症。但后勤和法律圈，必须清除任何人的研究都是令人望而生畏的之前，Krasnow知道这可能需要几个月时间才能获得必要的批准。

Kuo，一个在肺科专家，一直与奎克，博士，生物工程和应用物理和联合主席教授扎克伯格biohub陈，和博士后学者Spyros Darmanis博士，在BioHub组长，研究利用单细胞RNA测序肺神经内分泌细胞的发育和功能。作为一个肺的家伙，Kuo曾与Krasnow小鼠进行的初步研究。但在2016她建立了自己的实验室在儿科开始开发方法和关键试剂的有效分离人肺细胞。她不仅拥有所有必要的协议和批准开始她的研究，她也已经建立了合作与约瑟夫shrager，MD，教授、心胸外科主任，谁是预定次日上午执行Spudich的程序。

在时刻，研究者发起的事件，将一系列显著，接下来的十六小时，导致一开始可能会是世界上最大的研究人类健康和疾病的肺组织。被称为“lungome，“努力汇集了研究人员和临床医生从整个贝克曼中心，斯坦福大学Bio-X和BioHub执行一种前所未有的分子刺激一下Spudich的肺组织基因表达谱，分析信号通路、细胞结构、免疫反应，在第一时间确定到底是什么出错时肺细胞癌变。

“一个非凡的故事
“这是一个巨大的攻击人类的最现代化的研究工具，对一个肿瘤疾病从一个病人，”Krasnow说，他估计该项目将耗资100万美元或更多。“在五年或10年后，我相信知识我们将从这项研究将对所有肺腺癌患者的标准治疗指南。这是一个了不起的故事。”

Christin Kuo
克里斯汀郭

努力不是专门帮助Spudich，其预后好是因为他的癌症是早期发现和快速移动。相反，它承诺在人肺组织中肿瘤发展的最初步骤提供了一个亲密接触，可能会导致更好的肺腺癌的诊断与治疗。

领导到手术的时间，研究人员努力平衡他们的同事关注的科研机会的兴奋。说James Spudich是著名的斯坦福大学医学院社区将是轻描淡写。

许多参与这一研究工作的有20多人认识Spudich很多年了。地震已经获得物理学学士学位在斯坦福1991也做博士后工作的物理学教授在史提芬楚，博士。当时，在楚和Spudich实验室的研究人员进行合作，建立了单分子激光陷阱，Spudich会用研究与肌球蛋白分子负责肌肉收缩的肌动蛋白的相互作用产生的力。（储是相关的工作。1997年获诺贝尔物理学奖），储和Spudich发起了斯坦福Bio-X年促进在医学斯坦福学校研究人员之间的跨学科合作、工程和人文科学。

几乎每个人都谈到Spudich刮目相看，不仅为他惊人的科学成就，他获得了2012艾伯特·拉斯克基础医学研究奖他的研究为驱动肌肉收缩-也为他的温暖和善良的分子马达。

“每个人都知道和喜欢吉姆，”Quake说。“这并不奇怪，我们整个社区立即动员起来，使这种情况发生。”

“这是一个了不起的科学机遇，来得比预期的要早，”Krasnow说，谁也是一个霍华德休斯医学研究所调查员。“但是，当然，也有实现，我们谈论我们亲爱的同事、导师和朋友。当那个人就在你面前，和你在一起，它给这一努力的紧迫性和尖锐性，带来科学和医学一起在这样一个美丽的和有力的方式。”

Spudich，谁是指努力为项目肺，远没有感伤。事实上，有些人可能会说他是不加掩饰的热情。“有没有其他地方在宇宙中的生物、物理和技术-一切我们可以鼓起扔在这些组织的存在，将使我们能够真正了解肺前所未有的分子细节，”Spudich说。“怎么会出现在一个深度不一的肺生物学理解先前想象的。它是一种特殊的，这是我的肺。”

肺癌的常见形式
Lung adenocarcinoma是最常见的肺癌类型。它通常发生在目前或曾经吸烟者，但也非吸烟者肺癌的主要类型。它经常在晚期诊断，患者报告症状咳嗽或其他症状如体重减轻或不明原因的疼痛。

Spudich很幸运，他的癌症是早期发现。“我在20, 2017日我的年度体检中，当我的医生问我怎么了。我说我感觉很好，但我的妻子，安娜，说，“不，他是不好的，”Spudich回忆。“我们看着她，她继续说，“吉姆的比平时更累，他有轻微的咳嗽，我们刚从印度回来。我觉得这些症状不明显，当我越来越老，但她重视关注，我的医生命令胸部X光。”

Stephen Quake in his lab
Stephen Quake也参与到与“lungome”的努力。在陈扎克伯格BioHub细胞阿特拉斯项目，地震和其他人工作的理解在许多组织细胞类型。
该委员会.

X射线，9天后，表现在Spudich的左肺上叶有轻微混浊。随后的CT和PET扫描显示一个可能的腺癌的存在，长约2厘米，经活检证实的。手术切除肺叶，含有正常和癌变组织，定于10月27上午。

“所以，完全出乎意料，我去了一个月感觉正常，适合面对肺癌，”Spudich说。“我知道是时候跟马克，谁是世界上对肺发育的专家和他进行一些在实验室小鼠肺腺癌起源的最前沿的研究。”

当时，Krasnow是一个大地震和合作组织Tony Wyss-Coray教授，博士，神经病学，了解细胞类型在许多组织的多样性作为Chan Zuckerberg Biohub的部分阿特拉斯细胞工程。使用的技术由地震和其他研究人员进行综合开发，单细胞转录组分析，使他们能够在健康与疾病中前所未有的灵敏度和精度分析的细胞类型和状态。

“史提夫[地震]，托尼和他们的团队正在研究老鼠细胞的阿特拉斯，”Krasnow说。“我们在肺方面的费用。这样做，我们已经将我们称为“快速反应小组”快速收集并分析小鼠组织。所以我们知道如何这样做，以及如何做的很好。但是我们没有做过人类，也几乎快要与吉姆的肿瘤。我们通常有几天或几周的时间现在我们有时间。”

“一个独特的机会”
除了确保遵循所有方面的协议，包括向病人解释，Spudich，到底会发生什么，Krasnow面临的另一个障碍：如何得到惊喜的项目资金。

“我马上联系了史提夫，这是如何延长CZ BioHub小鼠的研究为人类的肺和肺癌的一个惊人的机会，”Krasnow说。“我们可以分析正常和病变的人体组织，并与我们所学到的东西在小鼠和小鼠狐猴。然后我告诉他是谁的病人。我不认为把史提夫连二说，“去吧。”

那天下午，对快速反应小组的成员，包括Krasnow实验室的Kuo和几个学生和博士后学者，又去工作“人性化”的研究。“克里斯廷曾在临床方面，”Krasnow说，“让形式和连接与外科医生，临床医生和病理学家。同时，我实验室的学生和博士后是搞清楚什么是需要做不同的人体组织。”

一方面，组织将被删除从Spudich的绝对数量会比一只小小的老鼠肺大得多。此外，研究人员无法使用鼠标的特异性抗体分离的人组织成特定的细胞类型。虽然某些细胞类型相对丰富和易于分析，则需要精心照顾的分离。“我们不是在肿瘤细胞本身就很感兴趣，”Krasnow说。“我们还想了解周围的肿瘤基质细胞的作用，已经渗透到肿瘤和内皮细胞形成血管供血的生长质量的免疫细胞。整体分析，在这几种类型的细胞结合，掩盖了很多最有趣的信息。我们想在和周围的肿瘤组织样本的所有主要类型的细胞，并在邻近的健康的肺。”

快速移动
Krasnow的团队竭尽全力找到合适的材料的研究。

“所有这些人跑来跑去，直到深夜，试剂和抗体从其他实验室和CZ BioHub，要么在校园内或附近，”Krasnow说。他还提醒Lisa Nichols，博士，谁指使Beckman Fluorescence激活细胞分选设备，准备样品的大量涌入。“我们不得不排队时间对细胞分选机和运营商谁能找到流式细胞术后要打电话，”Krasnow说。“所有的这些都放在第二天早上8点到的地方。”

Maximilian Diehn and Ash Alizadeh in a lab
Maximilian Diehn和Ash Alizadeh已经表明，如果循环肿瘤DNA是放疗和手术后发现，患者在复发的高风险。“吉姆的癌症类型和阶段基本上符合我们的一个正在进行的临床研究，”Diehn说。
马克tuschman

除了便于快速反应小组的努力，Krasnow将在斯坦福其他肺腺癌的研究。

“那天下午我接到马克的电话在一次会议上我在东海岸，”Maximilian Diehn，MD，博士，放射肿瘤学副教授，回忆。“我会在研究采集血浆感兴趣吗？“

Diehn，谁赢得了他的博士学位，在生物化学生物物理学斯坦福部正在研究是否循环肿瘤DNA的存在和水平或ctDNA，脱落进入血液的肿瘤细胞，可用于诊断或预测疾病的初步治疗后复发。他和灰Alizadeh，MD，博士，肿瘤学副教授，表明如果ctDNA是放疗和手术后发现，患者是在高复发风险。

“吉姆的癌症类型和阶段基本上符合我们的一个正在进行的临床研究，”Diehn说。“通过收集血液的手术前和手术后，然后间歇期间和之后的后续化疗，我们可以寻找ctDNA存在和可能预测复发的机会。”

Diehn和Alizadeh也帮助开发在斯坦福的分子病理学实验室的检测在肿瘤可以通过现有的药物或治疗方法的靶向基因改变的存在。

Krasnow还有些专家他想涉及。

“免疫治疗的研究是现在非常令人兴奋的领域，我们希望去达到免疫和血液系统专家系统分析免疫细胞浸润吉姆的肿瘤，”Krasnow说。魏斯曼主任，医学博士，斯坦福大学的研究所干细胞生物学和再生医学和其肿瘤干细胞研究和医学Ludwig Center，完全适合。他和Spudich是老朋友了。

Rahul Sinha，博士，一个在Weissman的实验室，在学院辅导员的前博士后学者，来到船上收集必要的血液和组织样本和启动肿瘤浸润免疫细胞分析。

最后，Krasnow称，医学教授及七岁儿子郭家佑，MD，博士，和血液学和肿瘤学研究员阿明salahudeen，MD，博士。两国一直致力于建立新的途径来培养正常和癌变的肺组织从外科活检研究人类特异的生物学。在一起Tushar Desai、MD、医学助理教授，他们最近发现的假定的起源细胞在人类肺腺癌。

“再一次，我们是如此幸运地拥有世界上的专家，或在许多情况下这个世界的专家，就在隔壁，”Krasnow说。

“吉姆的癌症是最严重的人类癌症中都分析了，”Diehn说。

一个非常繁忙的病人
次日早晨，Spudich自己是“一个非常繁忙的病人，“签约多同意书和被介绍的他在每个参与研究的需要。

“吉姆的态度是惊人的，”Krasnow说。“他所做的一切，他有一个美好的憧憬和希望交融。这并没有什么不同。”同时，快速反应队更衣和等待，有点紧张，在操作室斯坦福医院。

Heather Wakelee
Heather Wakelee博士

Joseph Shrager
约瑟夫shrager

“这些都是博士生和博士后，”Krasnow说。“我不认为他们曾经在一个操作套件之前，甚至看到或触及新的人体组织。但他们被很多夜后，作为shrager移除组织通过微小的切口。”

Kuo在操作室讨论shrager和病理学家如何计划分析得到正常与病变组织的最佳样本。“这些部分是注释并送到实验室手立即，确保新鲜的组织，”Kuo说。

“从这一点上，除了对样本的大小，这是非常像处理小鼠组织，”Krasnow说。“除了这一次是他们认识的人。”

下shrager和他的团队的护理Heather Wakelee博士、MD、肿瘤学教授和肺癌专家，Spudich很快从手术中恢复。“我是和走廊的那个晚上，”他回忆道。“我真的不能说不够，Drs. Shrager、Wakelee和所有的肿瘤护理团队在斯坦福。他们是非凡的，我很感激。”

因为他的癌症是早期发现和完全消除的，它假定被治愈。然而，目前的标准治疗推荐几轮化疗减少任何可能的复发的机会。转移性疾病的患者，预后是不积极的。

“在转移性疾病，化疗是延长生命而不是治疗病人，”Wakelee说。然而，新的方法，包括免疫治疗的方法，称为检查点封锁，个性化的治疗根据肿瘤的基因序列更精确地瞄准癌细胞。

“以前，我们会对所有的转移性肺腺癌一样，而现在我们非常关注癌症的分子基础，”Wakelee说。“现在我们不想开始治疗没有理解每个病人的肿瘤的基因变化。”

一个临床试验的检查点抑制剂对早期肺腺癌的治愈率的影响，人们对Wakelee的首席研究员。Spudich已经入选。完成手术后的化疗后，一半的参与者将接受活性药物和半将对照组的一部分。

在项目的全面参与者”
“这是病人如此有趣，我接受化疗也成为研究者深入参与决策分析过程和数据。例如，我参加团队的定期会议做决定的组织样本，”Spudich说。

“吉姆不只是一个病人，他也是个科学家，”Krasnow说。他开始阅读所有的文件在现场。他想知道的一切。他很快就不只是一个巨大的激励我们所有人，科学和个人，但全面参与这个项目。”

Raj Rohatgi副教授，博士，生物化学、医学和Spudich的亲密朋友，协助Spudich参与工作的科学方面。“Raj是肺癌专家，Heather Wakelee最亲密的同事，”Spudich说。“他对分子和细胞生物学的疾病知识极其渊博，他对我来说是无价的。马克，Raj和我商谈项目肺的最新发展，几乎每天都有。”

在几个月的手术以来，科学家们已经积累了大量的数据，由于Spudich的即兴访问Krasnow的实验室。

什么会出现大约是在一个水平的深度没有人肺生物学理解先前想象的。它是一种特殊的，这是我的肺。
“主要的结果开始涌入，”Krasnow说。“我们已经了解到，人类是不存在或无法检测到小鼠有细胞类型，这是非常有趣的。我们还发现吉姆的肿瘤的潜在驱动突变。”

Diehn和他的同事们发现的癌症，在SPUDICH的遗传改变，虽然在肺腺癌较少见，恶性黑色素瘤是常见的。药物存在靶向癌细胞，突变在癌症转移，但他们尚未批准用于早期癌症。

Krasnow和他的同事们正在努力找出在肺细胞进一步的亚群。“我们想了解肿瘤和什么驱动它，”他说。“有亚群，可能是负责保持和扩大癌症？“

在Krasnow的实验室先前的研究已经发现，一小部分的细胞称为肺泡Ⅱ型细胞也具有干细胞的功能。为了保持其干细胞特性的细胞，要求相邻的成纤维细胞分泌的信号分子称为存在Wnt。“这些肺泡2型细胞是干细胞的一天的工作，”Krasnow说，“他们有一个只有一个相邻的成纤维细胞私位。“如果这些干细胞被不适当地激活，就可能开始分裂并产生腺癌，研究人员相信。

“我们真的很想知道，在癌症发展的非常早的阶段是什么，”Krasnow说。“没有任何迹象表明，它启动这些肺泡2型细胞？有趣的是，事实证明，吉姆的肿瘤DNA并在其中激活通路的致癌突变。现在我们有机会研究在单细胞分辨率和比他们更仔细的正常肺细胞。”

潜在的治疗方法。
一个概念，Krasnow和他的合作者们正在思考的想法是有可能治愈的，而不是治疗，双管齐下：12肺癌阻塞通路，刺激细胞生长的同时也去除Wnt信号，有必要赋予细胞的干细胞特性。

“这是一个基础性的研究，”Krasnow说。“我们将众多的专家和技术，真正在第一时间了解的一种方式，将我们推到一个新水平，为该病的潜在治疗单一肿瘤全细胞和分子的复杂性。”

“它是如此惊人的你可以做什么，2018，”Spudich说。“很多这些技术被发明就在这里，在斯坦福，在生物化学系多我花了这么多我的事业。如果有人问我到底我们要研究学习什么，我会回答我一样的回答，当人们问我什么会出来Bio-X当它第一次提出了。“如果我能告诉你，然后我们失败了，但它是非常令人兴奋的想象，我有机会帮助解开是什么原因导致这些癌症中排名第一，分子的细节，可能会导致新的治疗方法。”

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