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塔斯馬尼亞惡魔面臨的曙光與噩夢

Heiman
・2012/09/11 ・1907字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

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大家還記得之前葉綠舒老師介紹塔斯馬尼亞惡魔受頑疾威脅的文章嗎?隨著袋狼的逝去,這些碩果僅存的最大型肉食有袋動物正面臨有史以來最大的絕種危機:一種自然發生,具傳染性的惡魔臉部腫瘤疾病(Devil Facial Tumour Disease,簡稱DFTD)自1996年現身後已消滅了整個族群的85%,做成了超過十萬隻惡魔病亡,並且持續擴散中。動物學家們紛紛預測,若人類再不出手相救,這個惡魔小弟將可能要跟隨袋狼大哥一去不返了。以下介紹的兩個最新研究,分別為這些惡魔及喜愛牠們的人類帶來了一個好消息和一個壞消息。


塔斯馬尼亞惡魔
Image: Byronsdad/iStockphoto/Science Alert

好消息是,動物學家發現了癌細胞通過動物行為入侵惡魔的重要傳染模式,有望以此減低感染。澳洲塔斯馬尼亞大學動物學部的Rodrigo Hamede博士團隊於06及10年間,每三個月就於兩個地點設置數十個陷阱,為期十天。期間他們記錄捕捉到的惡魔的受傷狀況及檢驗牠們是否生有腫瘤。結果發現:一、腫瘤大多數生於口部。二、若一隻塔斯馬尼亞惡魔被咬的次數愈少,則牠感染DFTD的風險會顯著地愈高。同時,因為被咬得愈少代表愈會咬人、愈具攻擊性,因此換句話說,愈具攻擊性的惡魔愈受DFTD所威脅。

綜合以上兩點,可以結論說:原來這些動不動就開咬的高攻擊性惡魔並不是DFTD的「超級傳播者」(造成絕大部份感染的少數個體),相反,牠們是「超級接受者」。牠們是因為咬了較低攻擊性的惡魔身上的腫瘤而受到口部感染,而非因為被較高攻擊性的惡魔咬了。由此看來,咬人似乎是更主要的感染途徑。

葉綠舒老師的文章提到基因體分析可幫助圈養繁殖計劃找出親緣關係遠的惡魔們拿來交配,從而提高惡魔們的基因多樣性,好減慢DFTD散播。幸運的話,甚至可以找到具有DFTD抵抗力的個體來繁殖出更多有抵抗力的後代。現在,這個新研究也為基因體分析圈養繁殖計劃新增了一個可能選項:先找出受DFTD影響較少的族群跟其他族群的基因差異,遺傳學家再和行為學家合作取得更多仔細數據去定義「膽小」及「大膽」的惡魔類型,最後利用這些資料進行減少攻擊性的選擇繁殖,以繁殖出更多從天性行為獲得適應力的後代,去減弱DFTD的散播。

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雖然自然選擇下,惡魔自然會向低攻擊性的方向演化,但面對那麼強的傳染病威脅,來不及演化而絕種也是相當可能的。因此,實有必要以人工選擇去強化自然選擇,加速演化。雖然還要更多研究工作才能有效地制定執行管理策略,但保育塔斯馬尼亞惡魔的曙光總算又增強了一分。

壞消息則是這種癌細胞早已煉成了長生不死之身。因此,事與願違,DFTD的感染能力及散播速度將不會自然地下降,甚至很可能變強。澳洲悉尼大學獸醫部的Kathy Belov博士團隊研究DFTD癌細胞染色體的端粒(Telomere),得出這個驚人結論。

端粒是染色體末端的DNA重複序列,像保護蓋一樣防止染色體磨損,保持其完整性,最終防止細胞系的老化。研究團隊原先估計,當DFTD細胞在感染者體內自我複製形成腫瘤時,DFTD細胞會像一般細胞一樣,每次分裂後端粒都會縮短,並累計縮短到一定長度後停止分裂。那麼,DFTD細胞自1996年出現後分裂了數十億次,應該總會出現某程度的劣化吧?可是,研究結果指出,儘管DFTD細胞被證實為自然界其中一種最古老的傳染性癌細胞,DFTD細胞的自我複製速度仍沒減慢過半點。原來DFTD癌細胞和人類的癌細胞一樣,端粒被端粒酶(Telomerase)維護而不會縮短,使癌細胞的分裂不受限制。研究論文的共同作者Beata Ujvari感言DFTD的長壽穩定叫人驚訝,並慨嘆研究揭露DFTD不死身一事使人沮喪。

研究甚至發現,惡魔體內的DFTD癌細胞端粒長度不但沒有縮短過,更和端粒酶的活性一同隨時間增長。這是首次發現端粒酶的活性可以隨時間增強。未來研究方向將會檢驗端粒酶的活性增強會否加速惡魔體內的DFTD癌細胞分裂。雖然還未有研究證據,但仍有合理懷疑作出最壞打算:DFTD的散播速度很可能加強。

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因此,「我們是時候加倍努力去保護這物種(斯馬尼亞惡魔)不至絕種。我們發現既DFTD不可能自然消滅,即是說現時的主要希望就只有讓惡魔們不受感染。圈養繁殖計劃是拯救這標誌性的物種不至完全消失所必須的。」Beata Ujvari如是說。研究人員亦指疫苗的開發急不容緩。

最後,我希望基因體分析幫助下的人工選擇繁殖——不論是葉綠舒老師文章提到的抵抗力及親緣差異選擇,還是本文介紹的低攻擊性行為選擇——可以有效減少DFTD傳染率並為疫苗開發爭取時間。

塔斯馬尼亞惡魔北鼻 (影片)
於6:23可聽到惡魔北鼻的叫聲
(本人攝於澳洲墨爾本的Healesville Sanctuary)

參考原文:
基因體分析幫助塔斯馬尼亞惡魔
Aggression endangers Tassie devils
Tasmanian devil disease is immortal (內有原研究論文的連結)

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Heiman
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動物科學碩士,主修動物行為及動物福利,喜歡動物行為訓練,亦對動物演化及自然生態互動充滿興趣。學士時代主修動物學及生態學。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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泌尿上皮癌復發機率高,術後免疫輔助治療降低風險
careonline_96
・2024/02/10 ・1771字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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「醫師,我媽的腎臟功能剩下 40 分,接下來的輔助治療應該要如何進行?」陪著王女士回診的女兒問。

70 歲的王女士因為罹患上泌尿道上皮癌而接受手術,切除一側的腎臟與輸尿管。台中榮民總醫院泌尿外科李建儀醫師指出,由於泌尿上皮癌術後復發的風險較高,因此建議接受術後輔助治療,但是患者的腎臟功能卻讓家屬很擔心。

經過詳細討論後,決定使用免疫治療。李建儀醫師說,治療過程中,患者有出現皮膚搔癢的狀況,不過可以用藥物與藥膏來改善,順利完成為期一年的術後免疫輔助治療。目前沒有局部復發或遠端轉移的狀況,患者也持續在門診追蹤。

人體的泌尿系統類似水管系統,泌尿上皮就是管路的內壁,涵蓋腎盂、輸尿管、膀胱、尿道等,由泌尿上皮產生的惡性腫瘤便統稱為「泌尿上皮癌」。

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泌尿上皮癌最常見的症狀是血尿,李建儀醫師說,大約 85% 的病人會出現血尿,可能是肉眼可見,或是顯微鏡下才看得到的血尿。而血尿的嚴重程度與腫瘤的嚴重程度不一定有關。出現在下泌尿道,如膀胱、尿道的腫瘤,血尿會比較明顯,較容易被發現。

泌尿上皮癌復發風險高

李建儀醫師說,位於膀胱的下泌尿道泌尿上皮癌,若是尚未侵犯肌肉層,可以使用經尿道膀胱腫瘤刮除術,再視狀況以膀胱灌藥來輔助,減少復發機率。李建儀醫師說,若是已經侵犯肌肉層,便需要進行手術切除。

位於腎盂、輸尿管的上泌尿道泌尿上皮癌的治療相對比較複雜,即使是第一期也可能得進行腎臟跟輸尿管的切除。李建儀醫師說:「目前在處理侷限性腫瘤,或患者的腎臟功能較差時,可能會進行部分腎臟切除手術,盡量保留腎臟功能。然而根據統計,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,比例非常高。」

為了降低復發機率,泌尿上皮癌患者於手術之後可使用輔助化學治療,或使用免疫治療。李建儀醫師說,「術後輔助免疫治療用在肌肉侵犯型、或是淋巴有轉移的病人,在減少復發與遠處轉移的機率上,都有明顯的改善,與未使用輔助治療相比,有助延長近一倍的無疾病存活期。」

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免疫療法的作用機轉是透過抑制細胞表面的免疫檢查點來做治療,李建儀醫師解釋,針對癌細胞表面的 PD-L1 分子與免疫 T 細胞表面的 PD-1 分子,當 PD-L1 與 PD-1 接合時,T 細胞會受到抑制,若使用藥物避免 PD-L1 與 PD-1 接合,T 細胞便能辨識癌細胞並發動攻擊,抑制腫瘤生長。

在過去,免疫治療主要用於晚期泌尿上皮癌患者,大多病情較嚴重且用過多種藥物。李建儀醫師說:「由於病情較嚴重,治療成效較為有限,所以大家會在臨床試驗嘗試提早使用免疫治療。目前已經確認,在高復發風險的患者,包括肌肉侵犯型膀胱癌,或第二期、第三期的上泌尿道泌尿上皮癌,使用術後輔助免疫治療有助降低復發的機率。」

貼心小提醒

泌尿上皮癌常見症狀是血尿,位於膀胱的泌尿上皮癌通常有較明顯的血尿,而容易被發現;位於腎盂、輸尿管的泌尿上皮癌可能會較晚發現。

在狀況許可時,會使用手術治療切除腫瘤,不過泌尿上皮癌術後復發風險較高。李建儀醫師說,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,建議進行術後輔助治療以降低復發風險,可使用化學治療或免疫治療。

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患者在術後建議與醫師詳細討論,選擇合適的治療,並且按時回診、密切追蹤!

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精準定位一站式手術治療早期肺癌,術後留意免疫檢查點、提防復發風險
careonline_96
・2023/12/29 ・2664字 ・閱讀時間約 5 分鐘

針對能手術的早期肺癌,手術與術後輔助治療都是影響預後的關鍵,本次照護線上特別邀請三軍總醫院胸腔外科黃才旺醫師,公開解析手術重點、團隊照護以及術後輔助治療新突破。

近年國民健康署將肺癌低劑量電腦斷層 LDCT 納入成為我國第五癌症篩檢,目標透過低劑量電腦斷層 LDCT 早期發現肺癌,提升整體預後。三軍總醫院胸腔外科黃才旺醫師指出,近年來低劑量電腦斷層確實發揮成效,偵測到許多早期肺癌,能接受手術的患者人數也增加;同時,針對早期肺癌的手術與術後治療也持續發展,讓肺癌預後有不少提升。

精準定位切除微小病兆,一站式手術縮短手術時間、有效減少併發症

首先,透過低劑量電腦斷層偵測到的肺部腫瘤,普遍較小且呈現毛玻璃狀,在內視鏡手術下不易找到病灶,需於在手術前先立體定位腫瘤確切位置,才能精準切除。黃才旺醫師解釋,過去患者通常要先到檢查室進行定位,然後再進入開刀房接受手術,這樣的作法較為耗時,會增加運送、等待時造成病人氣胸、咳血的風險。

為了優化流程,三軍總醫院於 2018 年就開始執行一站式肺腫瘤立體定位手術。顧名思義,患者能在同一個手術房中,就完成立體定位與手術切除,黃才旺醫師說,一站式肺腫瘤立體定位手術能有效減少運送及等候的時間,降低立體定位後至手術之間,病人的焦躁不適感,也讓相關併發症(例如氣胸、血胸)出現的機率大大減少。

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目前三軍總醫院胸腔外科已累積大量經驗,約 10 分鐘內可完成立體定位、接續切除手術,定位切除手術成功率大於 9 成。

綠色通道全方位快捷顧及病患需求,跨科別團隊讓治療更有效率

肺癌患者對於檢測、治療、生活照護等多方面需求多元,往往需要多科別參與,三軍總醫院也為此特別成立肺癌多專科團隊。

黃才旺醫師說,肺癌多專科團隊成員包含胸腔內外科、病理科、放射診斷科、放射腫瘤科、復健科、心理師、個案管理師等,且三總特有的中醫團隊也加入其中,藉由各自的醫療專業幫助病患。

各科團隊成員會定期開會、集思廣益,替肺癌患者擬定適宜的個人化治療計畫;也開設綠色通道提供整合性門診,幫助減少各科室來回、檢查等候的時間,大幅提升就醫便利性。

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早期肺癌降低復發風險,術後輔助治療勿忘免疫檢查點

早期肺癌手術後要拚治癒,不可不知的重點便是術後輔助治療。黃才旺醫師解釋,在接受手術治療後,1A 期肺癌患者五年存活率可達 90% 以上,1B 期肺癌患者五年存活率約 85%,2 期則降到 60% 左右,3 期則會降至 50% 以下,可見復發風險仍然嚴峻。

因此通常只要是 2 期以上的患者,醫師都會安排術後輔助治療,而1B期若具有較高的復發風險,也會建議接受術後輔助治療。黃才旺醫師說,傳統的術後輔助治療以化學治療為主,效果較差強人意,近年 EGFR 標靶治療與免疫治療也陸續被運用於術後輔助治療,讓療效有不少提升。

黃才旺醫師進一步說明,若基因檢測有發現 EGFR 基因突變,可選用對應之標靶藥物;若無 EGFR 突變,則就可以觀察腫瘤是否具免疫檢查點 PD-L1 表現,若有就可考慮 PD-L1 抑制劑之免疫治療。

所謂 PD-L1 抑制劑,是透過抑制癌細胞藉免疫檢查點機制,逃避 T 細胞攻擊的一種免疫治療。

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黃才旺醫師解釋,當免疫系統中的 T 細胞有能力辨識並毒殺癌細胞時,癌細胞為了自保,可能會在細胞表面產生 PD-L1,當 PD-L1 與 T 細胞上的 PD-1 結合時,就會抑制 T 細胞的攻擊。此時,就可以使用 PD-L1 抑制劑對症下藥,阻止 PD-L1 與 PD-1 結合,讓 T 細胞可以發動攻擊、毒殺癌細胞。

PD-L1 抑制劑讓癌細胞「卸妝」,手術前就先與醫師討論 PD-L1 表現檢測

「具有 PD-L1 的癌細胞就像擁有偽裝能力,可以躲過 T 細胞的攻擊。」黃才旺醫師形容,「PD-L1 抑制劑能讓偽裝失效,使癌細胞現出原形,T 細胞就能對癌細胞大開殺戒。」臨床試驗的結果顯示,術後輔助治療使用化學治療接續 PD-L1 抑制劑,視患者本身 PD-L1 表現高低,能降低復發風險約 30~55% 不等。

黃才旺醫師進一步解釋,針對 PD-L1 表現較高的患者,通常可以預期 PD-L1 抑制劑能發揮較佳的治療成效,因此建議患者可於擬定治療測前先進行 PD-L1 檢測。由於檢測 PD-L1 表現必須使用腫瘤切片檢體,為讓檢測流程更順暢,治療更有效率,建議患者應把握『術前』就跟醫師討論檢測 PD-L1,避免後續可能有檢體不足的疑慮。

黃才旺醫師也強調,現有健保資源有限,在考量治療急迫性下,目前雖對晚期患者資源較多,但也已逐漸朝早期邁進,身為醫師為了患者的利益著想,不論是否有健保給付,都會盡可能地讓患者知道所有可能的治療資訊,充分醫病溝通,完整保障患者權益。

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筆記重點記起來

  1. 肺癌高危險族群善用政府資源,2 年可免費進行 1 次低劑量電腦斷層 LDCT 篩檢,有助早期發現肺癌。
  2. 早期肺癌治療仍以手術為主,手術時採一站式定位,可縮短手術時間、有效減少併發症;術後必須注意復發狀況,積極評估術後輔助治療必要性,除化學治療外,同步考量 EGFR 標靶治療、免疫檢查點抑制劑治療等之用藥可能。
  3. 根據臨床試驗的結果,在化學治療後接續使用一年之 PD-L1 抑制劑作為早期肺癌術後輔助治療,可幫助具有 PD-L1 表現之肺癌患者降低復發機率。
  4. 檢測 PD-L1 表現需使用肺癌檢體,患者記得在手術前就先與醫師討論,以取得足夠檢體檢測,提升術後治療效率。

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