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自閉症之謎(二)為事實而戰:自閉症的科學之聲

東海 科學新報會
・2011/12/05 ・6677字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 495 ・六年級

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原作者:Meredith Wadman(《自然》華盛頓記者),刊登於2011年11月2日,網路版之新聞特寫。標題:〈為事實而戰:自閉症的科學之聲〉( Autism’s fight for facts: A voice for science)。

2009年1月的某個傍晚,當辛格正在替女兒們準備晚餐時,她收到了一封改變一生的電子郵件,立刻結束了手邊的工作,開始另一段生涯。辛格全神貫注,她隔天要參加在華盛頓特區的一場會議,因此在前一天,她和其他人開始認真地針對一個隔年美國自閉症研究預算直接高度相關的計畫,進行投票。

辛格把她的筆電架在廚房的長型高桌上,她馬上注意到從另一個會議成員——也是一位被說服她兒子的自閉症是接種疫苗所致的母親捎來的電郵。信中提議把同意進行更多「疫苗究竟會否引發溝通和運動障礙」研究納入該計畫,做最後的發言。辛格馬上知道這會使她非常為難,在讀過許多文獻以及和許多科學家談過之後,辛格早被說服沒有任何研究支持自閉症和疫苗之間是有關係的。但她也是紐約「自閉症發聲」(Autism Speaks)的首席溝通執行委員,該團體是自閉症最著名的研究和倡議團體。該組織支持疫苗相關研究,辛格也知道,她的老闆們會希望她能投票支持進行更多「疫苗是否為造成自閉症處境可能原因之一」的研究。

直到晚上11:10,辛格將她自己的電郵按鍵「送出」給「自閉症發聲」的聯合創辦人賴特夫婦(Bob and Suzanne Wright)。信裡寫著:「基於個人良知,我已做出最後決定,我不能投票支持把更多經費花在早已證實無關的疫苗研究上,我和其他許多人都確信如此」,「所以我不得不在此提出辭呈」。

從此,辛格變成一個在自閉症研究資助者世界裡的孤軍奮戰者。在幾個月內,她發起自閉症科學基金會(Autism Science Foundation, ASF),這是個持續將注意力放在嚴格科學的紐約小型慈善團體,支持最年輕的研究者,並以「疫苗拯救生命,不會造成自閉症」為指導綱領。

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在自閉症研究花費的大屏幕裡,自閉症科學基金會不過只是個小光點:組織運作第二年獲得22萬美元提供給年輕研究者;去年,則是18萬美元。在美國自閉症研究最重要的兩個非政府機構——紐約賽門基金會(the Simons Foundation in New York)及「自閉症發聲」,去年分別花了5千4百萬及2千1百萬美元。(可參見:“All change for autism”)

辛格的慈善團體不僅集中心力在其設定的工作目標和可能性上,也努力增加其影響力。一個華盛頓重要慈善機構評比團體GuideStar在8月挑選出自閉症科學基金會是個「大有可為的新起步團體」,並稱呼它為「一顆閃亮的星星,志在真正的科學和以證據為基礎的介入方案」。

這個剛起步的組織也贏得美國小兒科學會(the American Academy of Pediatrics in Elk Grove Village, Illinois)領導群、國家衛生研究院(the National Institutes of Health [NIH] in Bethesda, Maryland)、疾病控制和預防中心(the Centers for Disease Control and Prevention [CDC] in Atlanta, Georgia)的背書支持。「自閉症科學基金會是自閉症社群裡科學導向的重要聲音」,疾病控制和預防中心內的全國出生缺陷及發展障礙中心(the director of the National Center on Birth Defects and Developmental Disabilities)的主席波伊爾(Coleen Boyle)作了以上表示。

評審委員會還在觀望辛格和她的小組織能否做得更多,來對抗許多人心底根深蒂固地將自閉症與疫苗連結在一起的認知。不過如果有任何人可以做得到,辛格絕對是強有力的候選人。畢士大國家精神衛生研究院主席恩塞爾(Thomas Insel)說,她是「自然之力」。該機構每年花費超過8千萬美元在自閉症上——超過國家衛生研究院自閉症預算一半以上,他說,「我非常尊重她的能力」。

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「她也是我見過意志最堅強的人之一」,布科維斯奇(Christie Buchovecky) ——她由自閉症科學基金會獎助、就讀於德州休士頓拜爾醫學院(Baylor College of Medicine),並有位12歲大的表弟是自閉症者——補充說。「她會設法勉力完成,並表現得非常有愛心和支持的。她知道每位父母是打哪兒來的。」

全家人

40年前的每個週六,當愛莉森‧辛格(後為愛莉森‧坦普〔Alison Tepper〕)5歲大時,當她想要去芭蕾舞班,她和父母則有一個很不同的行程:去拜訪她7歲大、被安置在紐約史坦頓島、維羅布魯克州立學校(Willowbrook State School, an institution on Staten Island)的自閉症哥哥史蒂芬(Steven),該機構安置了超過5千名被診斷出有心智遲緩及發展障礙者。席格的父母將史蒂芬安置在那,是基於擔心孩子的安危。史蒂芬會自傷,對別人來說也有危險;有一回,他把牆上的東西,包括電視機在內,全部都摔到地板上去。

維羅布魯克是一所如狄更斯筆下所描述的那麼糟糕的機構,充分代表了美國對待精神病人的錯誤。1965年,紐約參議員甘乃迪(Robert Kennedy)形容該機構是「瘋人院」。1972年,一家地方電視台WABC-TW臥底揭露了收容人神情茫然地坐著、瞪著;搖擺身體,經常赤身裸體地呆在擁擠不堪的房間裡;或者就被丟在浴室地板上。當席格和家人去探望史蒂芬時,她們只會在訪客接待室裡看見他,然而尿臭味還是很困擾席格,噪音也是。她回憶說,「總是有一大堆的尖叫,我不喜歡」。

在紀錄片播放不久前的1971年,坦普全家剛從紐約皇后區搬到郊區,史蒂芬也被轉送到一家名叫「萊奇沃思村」(Letchworth Village)的機構。從那時起,家人開始較少拜訪史蒂芬。席格的母親對她說,因為史蒂芬的狀況,母親受到諸多指責,因此母親叫她要對別人說他只有一個弟弟。(除了哥哥史蒂芬之外,席格還另外還有一個弟弟)「人們當時都不談論這,沒人想談」,席格說。「當時自閉症仍背負巨大的污名」。

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席格一直帶著這個秘密度過童年時光,直到她開始成為一名記者。1993年,她自耶魯大學經濟學系畢業後、取得哈佛商學院碩士學位,並受雇為NBC電視網有線部門的節目部副理。她被指派的工作是將從當時還是新興現象的網路上的新聞內容,放到電腦裡。1994年結婚,1997年大女兒茱蒂(Jodie)出生,辛格說,「打從出生的那一天起」就有些狀況了。茱蒂經常哭,不想吃東西也不睡覺。一個個的診斷接踵而來:不能成長茁壯;早期絞痛;晚期絞痛等,「我當時在想,我沒有當媽媽的基因」。

剛開始時,她再三地詢問她的母親,「『史蒂芬曾經這樣做嗎?史蒂芬有沒有像這樣的表現?』我媽媽會說:『不,史蒂芬從來不曾如此』」。席格也從一位婦產科醫生那裡得到信心,醫生請她放心,自閉症「不是遺傳的」。不過當茱蒂開始學步時,席格還是對於茱蒂無法溝通此事深受困擾。「她時常將瑪德琳讀本(Madeline book)從頭到尾完美地朗誦出來」,「但如果我問『要不要喝果汁?』,茱蒂不能回答要或不要」。

為了茱蒂的狀況,席格多次打給州立衛生署以安排評估。每次在一陣矛盾之後,她總會再打回去取消。最後,她終於作了一次確認的約定。當心理學家和個案工作員到她家造訪時,茱蒂是兩歲八個月大。(席格當時剛生下茱蒂健康的妹妹蘿倫[Lauren])。席格期待會聽見她們說,茱蒂沒事。但他們卻很嚴肅地告訴席格,茱蒂的診斷是嚴重的自閉傾向,「別擔心,我們會幫助她。」席格說,當他們走後,「我放聲痛哭」,接著「恢復鎮定」。

往下走

「同在一起」對席格來說,似乎是個適當的字眼。她走過來了,成為一個有組織的、善於表達的,以及最重要的是:受到驅策的——雖然從未缺乏幽默感。一個九月天,辛格秀給記者看,這個她開玩笑稱呼為「世界級總部」的自閉症科學基金會——不過是曼哈頓辦公室低矮建築物四樓的一間小隔間。在那裡,辛格雇用的一位有給職員工——卡特(Jonathan Carter) 。卡特剛從大學畢業,有位自閉症兄弟,負責剛重新開張的ASF網站。辛格自身則未支薪。「那時人們從不談論,自閉症還是巨大的污名。」

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從在「自閉症發聲」的高地位(在該機構工作的最後一年年薪是18萬7千美元),一路走到現在,是條漫長的道路。賴特夫婦(Bob & Suzanne Wright)在得知他們的孫子被診斷出自閉症不久之後,2005年創辦「自閉症發聲」時,就聘請辛格擔任首位員工。他們各司其職努力促成事情完成:賴特先生是媒體企業NBC環球(NBC Universal)的執行長及母公司奇異(General Electric)的副主席。在組織剛成立的前幾個月,辛格先充當過渡時期的執行長,加上賴特太太蘇珊娜和一位助理,就是全部的團隊了。為了共同的熱情及目標一齊工作,當時辦公室是位在NBC環球總部的51樓,辛格和蘇珊娜很快就變成好友了。「蘇珊娜從不用『不』作為答案,我也是。所以我們完成了很多事情。」辛格回憶說。

他們已完成的工作清單,包括了讓「自閉症發聲」上歐普拉和賴瑞‧金的現場節目,也刊在《華爾街月刊》上。辛格還把組織網站放上自閉症世界裡最高度流通的管道上。她後來在辭職的電子郵件裡也寫到,該組織「將『自閉症』提升到全球語彙」。2008年,辛格最後一年待在「自閉症發聲」,籌款增加到超過7千萬美元。

不過也是有摩擦不合的時候。賴特的女兒凱蒂(Katie)很熱切地相信,疫苗就是造成他兒子自閉症的原因,並驅促她的父母補助更多疫苗研究。辛格並不以為然。雖然當茱蒂剛被診斷出時,她對此持開放態度,但經過持續注意追蹤許多研究後,那些研究都揭穿了自閉症和一度被懷疑的麻疹、腮線炎、德國麻疹疫苗之間,或是自閉症和局部抗菌劑——一種直到2001年前還用在某些兒童早期疫苗的含汞防腐劑——的關連性。過去數年來,這些資料已明確表示,「沒有任何研究顯示自閉症和疫苗間的關連。」隨著時間愈長,辛格對於所屬組織繼續補助疫苗相關研究感到愈來愈不舒服。她對於無法公開、明確地表達出所有資料都顯示疫苗不會造成自閉症的這種情況愈來愈困擾。

2009年1月的會議把事情帶到最高峰。跨部門自閉症協調委員會(The Interagency Autism Coordinating Committee) ——一個聯邦部門及公開代表的團體——被指派發展出自閉症研究的年度策略計畫,這將會被用作下年度聯邦部門的綱領工作,既是內部的也用來協調所有的私人機構。辛格拒絕支持該項廣為支持疫苗研究的計畫。「她知道她的辭職看來像是擅離職守。」賓州費城兒童醫院傳染病中心主任歐非特(Paul Offit) ——他現在是辛格親近的同事及自閉症科學基金會的理事會成員——說,「對她來說,這是件非常、非常困難做出的事情!」

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在她辭職當天,辛格在委員會議上說話,讓委員們知道她將如何投票,以及為什麼這麼做。當天會議中有兩個議案是有關疫苗研究的。第一個是,要否增加前晚討論中建議的對外廣為發言?結果是:否決。委員會也投票是否要將兩項既有的疫苗研究目標從計畫中刪除?所有代表倡議團體或受影響家庭的成員們都反對把目標移除掉;辛格和聯邦部門的科學家們則不,所以目標保留下來。「自閉症發聲」馬上發表聲明和辛格保持距離,也撤出對聯邦自閉症研究計畫的支持。

自從辛格辭職後,蘇珊娜未與她接觸,也未回覆她的電子郵件。但辛格還是收到很多支持的訊息。「我完全理解妳的理由,也全心地同意妳!」其中一位支持者克里斯基(Mark Krinsky)說,他25歲的兒子是個自閉症。「妳的計畫是什麼?那個團體能找到妳是他們的幸運,不過或許妳應該自己搞一個新的,我會自願參加。」許多像這樣的信件和電話紛紛湧進來,辛格說,「這讓我開始思考一個新的倡議團體」,於是在2009年3月,她創立了自閉症科學基金會。

個人的挑戰

辛格總開著一台藍色的Honda小卡車,車身貼紙寫著「自閉症科學基金會」和「替你的小孩接種疫苗」,一週兩天從位在Scarsdale的家離開去工作,Scarsdale是一個紐約北部的高級郊區。這允許她可以在工作和母職之間游刃有餘。有天週一下午,她從辦公室回家去找蘿拉(今年11歲),蘿拉剛寫完功課走下樓來,茱蒂(今年14歲)則正隨著她的治療師安瑪森(Keith Amerson)上樓去。安瑪森領導了一個叫作「應用行為分析」(applied behaviour analysis, ABA)的自閉症治療團體,從茱蒂被診斷出有自閉症以來,就一直在照顧茱蒂。今天,茱蒂坐在安瑪森的一旁,正對著兩個塑膠板。黃色板上有一片玩具食物,綠色板上有好幾個。「茱蒂,哪一個比較多啊?」安瑪森問。茱蒂指了黃色板。

當她媽媽走進來時,茱蒂亮了起來。兩個人跳到茱蒂臥房的床上唱起歌來,辛格說,他們唱的是「一千遍」(A thousand times)。茱蒂:「說,『我愛我的茱蒂』。辛格:「我愛我的茱蒂」。

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但茱蒂還是備受挑戰的,她每晚都睡得很少,大概只有四小時。屋內門窗每有開關聲,都像是警鈴一般。在某個冬天早晨,茱蒂穿著睡衣光著腳丫,她起身走下了車道為了尋找中國餐館的蛋捲。很幸運地,辛格被驚醒而阻止了她。

當安瑪森推促茱蒂找出放在沙士和蛋糕圖片旁的價格紙,並輸入計算機內時,茱蒂大叫「噢!不!」甩著她的棕色馬尾和揮舞著緊張的手。安瑪森說:「妳需要幫忙嗎?」「凱斯(安瑪森)!」茱蒂回答。安瑪森接著說:「說,「我需要幫忙」。「我需要幫忙」,茱蒂說。

安瑪森說,ABA治療的目標「是使她儘可能獨立並改善生活品質」。一個司空見慣的任務如將「1.74」工整地寫好,把小數點標在正確的位置,就已經是很大的挑戰,能辦得到就是勝利。「這是非常艱鉅的工作」。他說。

2010年2月8日,自閉症科學基金會成立快滿一年時,頒發了第一筆補助金18萬元美金給六位博士生。席格特別選擇鎖定年輕的科學家,她說,是因為「這將燃起未來的引線,鼓勵人們從事自閉症而非其他疾病的研究」。基金會今年提高了超過20%的補助,分給六位研究生和博士後研究員。十人科學諮詢委員會選出的獲獎者,從基礎科學到診斷與處遇等全部範圍都有。2011年的一位受獎者、賓州大學及賓州兒童醫院的洛克(Jill Locke)正在進行將從研究單位所證實的行為技術轉譯到賓州的公立學校去。她訓練學校人員去改善自閉症兒童和遊樂場同伴間的社交互動。

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另一位受獎者史碧德(Haley Speed),她是德州大學西南醫學中心的博士後研究員,她最近與其他人聯合發表一篇論文在《細胞》(Cell)上,描述有Shank3基因的突變老鼠—這基因被認為和人類自閉症有關。(請參見:M. A. Bangash et al. Cell 145, 758–772; 2011)。過去史碧德沒能贏得國家衛生研究院的博士後獎助,她認為自己目前所進行的研究,也就是希望找出能校正動物異常的神經對神經傳遞並修復正常行為的複合物,其風險無法見容於生醫公司的保守研究部門。「自閉症科學基金會對我們有信心,國家衛生研究院則無」,她說。

史碧德補充說明,當她知道自己所獲得的補助是來自於一個又一個受自閉症影響的家庭10元、20元一筆筆捐出來的時候,她深受鼓舞。「在那些器材壞掉或實驗失敗的爛日子裡,一想及此,就會激勵自己再來一次。」

實際上,許多自閉症科學基金會的捐款都來自受影響的家庭及友人們的小額支票,較大筆的捐款則來自足球、馬拉松或慈善摩托車比賽等(另也有來自包括像歐非特將他挑戰自閉症科學基金會的反疫苗運動的賣書版稅捐出,金額可觀估計有數萬美元)。辛格不認為她反對疫苗研究的主張限制了該組織的募款能力,甚至是更好。她說,組織動員了數千個對於自閉症被疫苗假說所綁架的敘事感到厭煩的家庭。「自閉症科學基金會,正是他們的聲音。」

近年NIH獎助的自閉症研究趨勢

自閉症科學基金會仍受限於組織規模,尚無法企及其他支持自閉症研究的團體。賽門基金會並未補助疫苗研究,但「自閉症發聲」則花費約2%的預算從事疫苗相關研究,而那已占了自閉症科學基金會今年全年研究經費的幾乎兩倍。「自閉症發聲」科學辦公室主席及北加大精神病學教授道生(Geri Dawson)說,「我們並未資助任何直接以『疫苗造成自閉症』為名的研究」,「證據已強烈顯示出,自閉症和疫苗之間沒有關連。我們透過研究補助嘗試去理解的是免疫系統在自閉症中扮演的角色,這當然會和疫苗問題有些相關性。」

舉例來說,「自閉症發聲」補助這類研究:探究細胞發電廠(cellular powerhouses,即細胞粒線體)-粒線體(mitochondria)的異常會否影響對免疫的反應,例如感染和免疫。「我們樂於留一扇門給這樣少見個案的可能性:由於潛在的醫學或基因條件,免疫或許會觸發自閉症症狀的攻擊。」

辛格稱呼道生的話是「小心地『容納異己』的政治發言,意在向該議題的兩方提出呼籲」,並企圖「不要冒犯任一邊可能潛在的捐款人」。她關心的是,這說詞暗示了評審委員會依然將自閉症與疫苗放在一起談,且會讓孩子們「處在疫苗可預防的疾病危險裡」。

賴特(Katie Wright)在一封電子郵件裡寫道,她「完全尊重」辛格對茱蒂的看法,「但,愛莉森並未與我生活在一起,她也不知道什麼造成了我兒子的自閉症,當他熱驚厥發作的那晚、當他開始停止講話的那天,愛莉森也並未與我們同在。重要的不是跟其他父母說,你知道如何對他們小孩的自閉症是比較好的,我們通通都很愛我們的孩子,愛莉森和我當然也同意。」

漫長的前行 

雖然自閉症研究的世界正在向外擴展,但許多有此處境者的眼界並沒有改變多少。辛格的哥哥史蒂芬,住在離Scarsdale不太遠的Rockland郡的一個團體裡。史蒂芬現年47歲,他參加了一個日間計畫,並參加協助一週三次的汽車送餐活動。一如往常的,他從未說話,依然需要晝夜監督。「如果他能在兩歲時就及早介入,當時他的頭腦可塑性較好,誰知道今天他又會變成如何呢?」辛格一年會拜訪史蒂芬好幾次。「我堅信,永遠不能停止去嘗試。」

辛格並不會被有時令人難忍的科學緩步所嚇退,或者很赤裸裸的事實是,她的基金會所補助的這些遺傳學和病因學研究不可能直接對史蒂芬或茱蒂有利。辛格現在相信她的女兒的自閉症主要原因是基因所造成,但當她第一次被診斷時顯示出她的基因裡沒有已知的致病缺失或重複。在一大堆證實突變和自閉症有牽連的研究出爐後,辛格在今年稍早讓茱蒂重新檢測一次,但結果仍然是「沒有」。

儘管如此,辛格相信自閉症科學基金會針對處遇的研究將可改善今日自閉症者的生活——包括茱蒂在內。她也關注另一個女兒蘿拉。蘿拉曾問辛格,自己會不會也生出自閉症小孩來。

辛格說:「我很想能回答她說:『如果你會,我們將知道如何提出協助。』」

出處:Autism’s fight for facts: A voice for science, Nauture, 479:28-31(2011)

譯者:Huimin Chen

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不抽菸也會得肺癌?PM2.5 如何「叫醒」沉睡的癌細胞?
PanSci_96
・2024/06/25 ・4403字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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不好意思,你很可能會得這種癌症。其實,我也是。

它就是台灣十大癌症榜首,肺癌。

現在,根據 2023 年 11 月衛福部發布的最新統計數字,肺癌一年的新增病人數已經超越大腸直腸癌,成為台灣每年癌症發生人數之最,堪稱臺灣人的「國民病」。

可怕的是,肺癌在癌症之中有三個之最:死亡率最高、發現時已經是晚期的比例最高、醫藥費也最高。現在再加上發生人數最高,堪稱從癌症四冠王。

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你說肺癌是抽菸的人的事?錯!台灣抽菸人口比例在全球排名 30,比日本、韓國、中國和多數歐洲國家都還低!顯然抽菸並不是肺癌的唯一主因!那難道是二手菸?還是空污惹的禍?還是台灣人的基因天生脆弱?我們到底要怎麼做才能遠離肺癌?

臺灣人的肺癌特別在哪?癌症和基因有關嗎?

根據衛福部國健署的說法,肺癌人數的增加,其實與 2022 年 7 月開始推動肺癌篩檢的政策有關。

隨著篩檢量的上升,近年內肺癌的確診人數預期還會再往上。

原來是因為篩檢量啊,那就不用擔心了。但換個角度想,這才是肺癌最可怕的地方,它可能已經存在在很多人身體裡,而我們卻沒能發現它。肺癌早期幾乎沒有症狀,高達 50% 的患者發現時已經是第 4 期。屆時不只肺部遍布腫瘤,癌細胞可能還轉移到大腦、骨頭等器官,讓治療變得加倍困難。

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對付肺癌,最關鍵點是愈早發現愈好。按照國健署統計,如果第 1 期就發現,5 年存活率可達九成以上,第 2 期發現降為六成,第 3 期存活率大約三成,一旦到第 4 期,僅僅剩下一成。

當然,最好的方法,就是做好預防,打從一開始就不讓癌細胞誕生。

那麼我們就要先了解問題到底是出在環境,還是你、我身體中的基因? 過去關於肺癌的遺傳研究,多半以歐美國家為主,套用到我們身上總有些牛頭不對馬嘴。幸好,我這裡一份以臺灣人為主角的大規模研究報告,將為我們揭露答案。

這份研究是由中央研究院團隊主導,結合臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總等單位的研究,還登上生物領域頂尖期刊《Cell》2020 年 7 月的封面故事。非常具有權威性,不能不看。

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同時,這也是全球第一次完整剖析東亞地區肺癌的成因。他們的主題很明確:「為什麼不吸菸也會得肺癌?」

在西方,肺癌病人裡面只有 20% 左右的人不吸菸。但是在臺灣,卻有超過一半的肺癌病人都不抽菸,顯示有其他致癌要素潛伏在基因裡作怪。另外,臺灣肺癌病人的男女比例和西方人也大不同,臺灣女性通常更容易罹患肺癌。 為了瞭解肺癌,研究團隊取得肺癌病人的腫瘤和正常組織,解讀 DNA 序列和蛋白質表現量,最後鑑定出 5 種和西方人明顯不同的變異特徵。

其中最受關注的,是一種 APOBEC 變異,因為它有可能是臺灣女性為什麼容易罹患肺癌的關鍵。

這種變異特徵屬於內生性的,也就是人體機制自然產生的 bug。

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APOBEC 不是指單一基因,它是細胞內負責編輯 mRNA 的一組酵素,包含 11 個成員。主要功用是把胞嘧啶核苷酸(C)轉變尿嘧啶核苷酸(U)。簡單來說,APOBEC 原本是細胞正常活動的一環。但因為它有改寫核酸序列的能力,在 DNA 修復過程同時活躍時,就很有可能出事。這就像是一個創意豐富的阿嬤,看到破損的古畫,就在沒和別人討論的情況下上去東湊西補,用自己的方式重新修復了這件藝術。一個與原本不同的突變細胞可能就這樣產生了。

APOBEC 變異在臺灣女性病人身上特別明顯,舉例來說,60 歲以下沒有吸菸的女性患者,就有高達四分之三有這種變異特徵。研究團隊認為,APOBEC 出錯造成的基因變異可能是導致女性肺癌的關鍵。 除了內生性變異,另外一個容易導致肺癌發生的,就是周遭環境中的致癌物。

致癌物有哪些?

研究團隊總結出 5 種肺癌危險物質:烷化劑、輻射線、亞硝胺(Nitrosamine)、多環芳香烴(PAHs),還有硝基多環芳香烴(Nitro-PAHs)。

其中,亞硝胺類化合物主要來自食品添加物和防腐劑,多環芳香烴大多來自抽菸和二手菸,硝基多環芳香烴則是透過汽機車廢氣和 PM2.5 等毒害肺部。

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圖/unsplash

他們進一步分析,大略來說,女性在不同年紀,致癌因素也有差異。60 歲以下的女性肺癌病人,APOBEC 特徵的影響比較明顯;70 歲以上的女性患者,和環境致癌物的相關度比較高。 既然找到致癌原因,我們該如何著手預防呢?你知道肺癌,其實有疫苗可打!?

空氣污染和肺癌有關嗎?有沒有癌症疫苗?

想預防肺癌,有 2 種對策,一種是「打疫苗」,一種是「抗發炎」。

是的,你沒聽錯,英國牛津大學、跟佛朗西斯.克里克研究所,還有倫敦大學學院在 2024 年 3 月下旬公布,他們正在研發一款預防性的肺癌疫苗,就叫 LungVax。它所使用的技術,和過往牛津大學協同阿斯特捷利康藥廠製造 COVID-19 AZ 疫苗時的方法相似。

他們已經募到一筆 170 萬英鎊的經費,預計未來兩年資金陸續全數到位,第一批打算先試生產 3000 劑。不過,關於這款肺癌疫苗,目前透露的消息還不多,我們挺健康會持續追蹤這方面研究的進展。

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在疫苗出來之前,我們還有第二個對策:抗發炎。發炎和肺癌有什麼關係呢?這就要先回到一個問題:為什麼空污會提高得肺癌的機率呢?

一個很直觀又有力的推測是,空污會導致肺部細胞 DNA 突變,因此而催生出腫瘤。

圖/unsplash

但是修但幾勒,科學要嚴謹,不能只看結果。科學史上發生過很多次表象和真實截然不同的事件,空污和肺癌會不會也是這樣?

2023 年 4 月《Nature》的一篇封面故事,明確地說:Yes!肺癌真的和我們想的不一樣。

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其實早在 1947 年,就有以色列生化學家貝倫布魯姆(Isaac Berenblum)質疑主流觀點,他提出的新假設是:除了 DNA 突變以外,癌細胞還需要其他條件才能坐大。用白話說,就是肺癌是個會兩段變身的遊戲副本頭目,正常細胞先發生變異,接著再由某個條件「扣下扳機」,突變細胞才會壯大成腫瘤。

也就是説,只要攔住任一個階段,就有機會能防範肺癌。假如這論點正確,全球肺癌防治的方向將會直角轉彎。

《Nature》的研究支持這個假說,扭轉了過去 70 多年來的看法。在這項里程碑研究中,臺灣也是要角。

時間回到 2020 年,《Nature Genetics》上發表了一份針對 20 種致癌物質的研究報告,包括鈷、三氯丙烷和異丙苯等,但注意,這研究指出這些致癌物大多沒有增加實驗鼠的 DNA 變異量。

這個現象實在太違反直覺,過了 3 年,疑團還是懸而未決。直到《Nature》的跨國研究出爐,才解開部分謎底。

英國倫敦佛朗西斯.克利克研究所主導 2023 年的一項研究,他們鎖定對象為肺腺癌。肺腺癌是典型「不吸菸的肺癌」,台灣每 4 個肺癌病人就有 3 人是肺腺癌,尤其是女性肺腺癌患者有高達九成不抽菸。 為了抽絲剝繭探明空污和肺癌的關係,研究團隊聚焦在肺腺癌患者常發生的表皮生長因子受體基因變異,縮寫 EGFR。他們收集英國、加拿大、韓國和臺灣四國大約 3 萬 3 千名帶有 EGFR 突變的病人資料,進行深入分析,並且發現 PM2.5 和肺腺癌發生率有顯著關聯。研究團隊進一步用小鼠做試驗,把小鼠分成吸入和未吸入 PM2.5 兩組,結果發現吸入組更容易長出惡性腫瘤。

圖/pexels

到目前為止都還不算太意外,然而,團隊切下肺部細胞、分析 DNA 以後發現,DNA 的突變量居然沒有明顯增加!但是有另一件事發生了:堆積在肺的 PM2.5 顆粒會吸引免疫細胞從身體各處聚集過來,並分泌一種叫做 IL-1β 的發炎因子,導致肺組織發炎。

這下子有趣了,根據克利克研究所團隊的檢驗結果,估計每 60 萬個肺部細胞有 1 個帶有 EGFR 突變,這些細胞在發炎環境裡會快馬加鞭生長。相反的,當他們給小鼠注射抑制 IL-1β 的抗體,肺癌發病率就跟著下降。 《Nature》一篇評論引述美國加州大學舊金山分校分子腫瘤學專家波曼(Allan Balmain)的看法。他總結說,空污致癌的主要機制,可能不是因為空污誘發了新突變,而是持續發炎會刺激原本已帶有突變的細胞生長。換句話說,本來在熟睡的壞細胞會被發炎反應「叫醒」。

這會給肺癌防治帶來巨大衝擊,這樣一來,問題就從「用公衛或醫療方法防止 DNA 變異」變成了「如何抑制發炎」。

人體的細胞每天不斷分裂,用新細胞替換老舊細胞。但是這就像工廠生產線,良率無法百分百,組裝幾十萬產品難免會做出幾件瑕疵品,也就是帶有基因突變的細胞。換句話說,從自然界角度來看,DNA 變異是一種自發現象,醫療手段實際上幾乎不可能阻止。

但是,降低發炎卻是有可能做到的,例如注射抑制 IL-1β 因子的抗體。不過,就公共衛生來說,要給幾千萬人施打抗發炎因子藥物根本不切實際,因為太花錢,而且也可能造成其他的副作用。 波曼在《Nature》評論裡建議,透過簡易可行的飲食方式來降低體內發炎,或許有機會減少某些癌症的風險。這也就是說,科學家應該重新回來審視,怎樣把每天的生活點滴點石成金變成防癌手段。

圖/unsplash

這也等於預告了肺癌的下一階段研究方向,除了內科、外科醫療科技持續精進,尋求預防惡性疾病的最佳飲食要素,也成為聚焦重點。

也想問問你,關於肺癌,你最看好的下一個突破是什麼呢?

  1. 希望有篩檢技術 2.0,不但百發百中,如果連X光都不必照,只要抽血就能順便驗出有沒有癌細胞,那該多好。
  2. 當然是癌症疫苗,最好是能一勞永逸。
  3. 科學證實有效的抗發炎防癌食物組合,我一定立刻加入菜單,不過還是希望味道要好吃啦。

留言告訴我們你的想法吧,如果你覺得這集的內容特別實用,記得分享給你的親朋好友!

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流感合併肺炎鏈球菌感染恐致命?如何預防?肺炎鏈球菌疫苗接種方式介紹!
careonline_96
・2024/06/14 ・2739字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「千萬不可小看肺炎鏈球菌!歷史及醫學文獻上告訴我們,即使青壯年感染流行性感冒,合併肺炎鏈球菌感染,可能病程進展快速,短短 48 小時就過世,相當可怕!」台大醫院內科部感染科教授兼科主任陳宜君醫師指出,「如果肺炎鏈球菌由上呼吸道黏膜進入血液,可能侵襲各個器官,演變為侵襲性肺炎鏈球菌感染症。患者的狀況可能兵敗如山倒,而住進加護病房;可能因而器官衰竭,如肝腎功能受損,嚴重甚至導致洗腎。這些情況都讓家屬很難過、無法接受。」

侵襲性肺炎鏈球菌感染症確診數,在 2023 年底有明顯上升的趨勢,且感染案例數創三年新高1,民眾務必提高警覺。根據疾病管制署的統計,侵襲性肺炎鏈球菌感染症患者中,65 歲以上民眾佔了 44.5 %2。陳宜君醫師提醒,換言之有 55.5 % 是 65 歲以下民眾,比例超過一半。肺炎鏈球菌對各個年齡層都有影響,所以不是只有老年人,各年齡層都要注意。

不可輕忽!肺炎鏈球菌潛伏體內,流感合併肺鏈重症高四倍!

除了 5 歲以下嬰幼兒、65 歲以上老年人之外,還有許多族群屬於侵襲性肺炎鏈球菌感染症的高危險族群,包括慢性病患(如慢性腎病變、慢性心臟疾病、慢性肺臟病、糖尿病、慢性肝病、肝硬化患者)、酒癮者、菸癮者、脾臟功能缺損或脾臟切除、先天或後天免疫功能不全、人工耳植入者、腦脊髓液滲漏者、接受免疫抑制劑或放射治療的惡性腫瘤者或器官移植者3

此外,原本健康民眾在感染流行性感冒、新冠肺炎等病毒後,呼吸道黏膜免疫會受到影響,續發性細菌感染的機會上升。陳宜君醫師說,台大醫院兒科團隊發表過一個很重要的研究,發現單純得到流感的患童約有 5 % 會住加護病房,而流感合併肺鏈的患童約有 20 % 會住加護病房4,顯示流感合併肺鏈比一般流感的重症風險高出四倍之多。

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肺炎鏈球菌主要存在鼻腔黏膜,當免疫力正常時不會產生問題,但當黏膜免疫力下降時,便可能侵入組織,造成中耳炎、鼻竇炎、肺炎等感染;而免疫力低下患者,便可能發展成重症。陳宜君醫師說,患者會出現發燒、咳嗽、氣喘、噁心、胸痛、頭痛、呼吸急促等症狀,可能進展為肺炎、腦膜炎、關節炎、骨髓炎、心包膜炎、溶血性尿毒症、腹膜炎、敗血症等,危及性命5

接種肺炎鏈球菌疫苗,預防勝於治療

面對肺炎鏈球菌感染,預防永遠勝於治療!陳宜君醫師說,肺炎鏈球菌經由飛沫散播,所以可以透過戴口罩、勤洗手、避開擁擠密閉的空間,更積極的做法就是接種肺炎鏈球菌疫苗。

肺炎鏈球菌可分為 92 種以上血清型,其中約有 30 種血清型會造成人類的感染,所以會針對較常見的血清型製作肺炎鏈球菌疫苗6。目前台灣有結合型疫苗(PCV)與多醣體疫苗(PPV)。

多醣體疫苗(PPV),通常不具備長期免疫記憶。陳宜君醫師解釋,結合型疫苗(PCV)可以誘發 T 細胞免疫,有助產生免疫記憶,提供較長時間的保護力7

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研究顯示,接種一劑結合型疫苗(PCV)後,再接種一劑多醣體疫苗(PPV),有助提升免疫記憶,提供較長時間的保護力,並使保護範圍更廣,能有效降低感染肺炎鏈球菌導致嚴重併發症或死亡的風險8。因此,疾病管制署針對 65 歲以上民眾提供公費疫苗政策:接種 1 劑 13 價結合型肺炎鏈球菌疫苗(PCV13)及 1 劑 23 價肺炎鏈球菌多醣體疫苗(PPV23),以保護年長者免於重症威脅9

不過,一般年輕族群亦不可輕忽。陳宜君醫師提到,因為肺炎鏈球菌疫苗是準備讓健康民眾施打,所以在研發疫苗時,對安全的要求非常高。結合型疫苗(PCV)與多醣體疫苗(PPV)皆為不活化疫苗,免疫不全者皆可接種,且能夠與流感疫苗同時接種。國際建議在左手臂接種流感疫苗,在右手臂接種肺炎鏈球菌疫苗。

關於肺炎鏈球菌疫苗的接種方式,疾病管制署建議:

  • 從未接種肺炎鏈球菌疫苗的民眾,可先接種 1 劑結合型疫苗(PCV),間隔至少 1 年後再接種 1 劑多醣體疫苗(PPV)。若是高風險對象,可先接種 1 劑結合型疫苗(PCV)後,間隔至少 8 週後再接種多醣體疫苗(PPV)。
  • 曾接種過 1 劑結合型疫苗(PCV)的民眾,可於間隔至少 1 年後再接種 1 劑多醣體疫苗(PPV)。若是高風險對象,可於接種結合型疫苗(PCV)後,間隔至少 8 週後再接種多醣體疫苗(PPV)。
  • 曾接種過多醣體疫苗(PPV)的民眾,可於間隔至少 1 年後再接種 1 劑結合型疫苗(PCV)10

「肺炎鏈球菌感染不只造成肺炎!」陳宜君醫師叮嚀,「狀況許可時,建議及早接種疫苗,做好預防措施,才能保護自己、保護身邊的人。」

註解

  1. 衛生福利部疾病管制署 65 歲以上公費肺炎鏈球菌疫苗三階段開打,呼籲長者接種(access date 2024/3/8)
    https://www.cdc.gov.tw/Bulletin/Detail/hr4M-Qmi3Fu2KPC3En2a6Q?typeid=9 ↩︎
  2. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine)(accessed date 2023/12/15)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎
  3. Hsing, T. Y., Lu, C. Y., Chang, L. Y., Liu, Y. C., Lin, H. C., Chen, L. L., Liu, Y. C., Yen, T. Y., Chen, J. M., Lee, P. I., Huang, L. M., & Lai, F. P. (2022). Clinical characteristics of influenza with or without Streptococcus pneumoniae co-infection in children. Journal of the Formosan Medical Association = Taiwan yi zhi121(5), 950–957. https://doi.org/10.1016/j.jfma.2021.07.012 ↩︎
  4. 衛生福利部疾病管制署 侵襲性肺炎鏈球菌感染症(accessed date 2024/03/08)
    https://www.cdc.gov.tw/Disease/SubIndex/oAznsrFTsYK-p12_juf0kw
    ↩︎
  5. 衛生福利部疾病管制署  侵襲性肺炎鏈球菌感染症 疾病介紹(accessed date 2024/03/08)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/MEYvHLbHiWOcLfQKKF6dpw
    ↩︎
  6. Pollard, A. J., Perrett, K. P., & Beverley, P. C. (2009). Maintaining protection against invasive bacteria with protein-polysaccharide conjugate vaccines. Nature reviews. Immunology9(3), 213–220. https://doi.org/10.1038/nri2494 ↩︎
  7. Intervals Between PCV13 and PPSV23 Vaccines: Recommendations of the Advisory Committee on Immunization Practices (ACIP) (cdc.gov) (accessed date 2023/12/15) https://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6434a4.htm ↩︎
  8. 衛生福利部疾病管制署 為提升民眾免疫保護力,10月2日起分三階段擴大65歲以上民眾公費接種肺炎鏈球菌疫苗(accessed date 2024/03/08) https://www.cdc.gov.tw/Bulletin/Detail/q9_r5mAOvcpIPSUvrjGFpw?typeid=9 ↩︎
  9. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine) (accessed date 2023/12/15)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎
  10. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine) (accessed date 2023/12/15)https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎

本衛教文章由台灣輝瑞協助刊登(PP-PRV-TWN-0166-202404)

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研究自閉症成因的新思路:環狀 RNA——專訪中研院基因體研究中心莊樹諄研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/09/22 ・5439字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|寒波
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

自閉症研究的新方向

臺灣民眾大概都聽說過「自閉症」這個名詞,自閉症是腦部發育障礙導致的複雜疾病,同時受到先天遺傳以及後天環境因素的影響,具體成因依然是個謎,科學家須對遺傳調控方面有更多了解。中央研究院「研之有物」專訪院內基因體研究中心的莊樹諄研究員,他的團隊結合生物學、資訊學以及統計學方法,發現自閉症的風險基因與 RNA 之間有複雜的交互作用,在自閉症患者與非患者的腦部有很大差異。如果持續研究 RNA 的調控機制,或能開闢新的方向進一步理解自閉症。

遺傳性疾病成因——致病基因

根據衛生福利部 2023 年統計數據,我國自閉症患者超過一萬九千人。自閉症的全稱為「自閉症譜系障礙(autism spectrum disorder,簡稱 ASD)」,常見症狀是溝通、表達、社交上有困難,經常出現反復固定的狹窄行為,目前尚無有效的治療藥物。雖然經典電影《雨人》的主角雷蒙或是韓劇《非常律師禹英禑》的禹英禑都令人印象深刻,不過天才或高智商的自閉症患者只是極少數,而且不同患者的症狀輕重差異很大,故稱之為「譜系」(spectrum)。

理解遺傳性疾病,可利用遺傳學與基因體學的研究方法,比較患者與非患者之間的遺傳差異,便有機會尋獲致病的遺傳成因。過往研究得知,有些遺傳性疾病只取決於單一或少數基因的強力影響,例如亨廷頓舞蹈症(Huntington’s disease)、纖維性囊腫(cystic fibrosis)等,致病原因較為單純。

自閉症自然也受到先天遺傳基因影響,然而,它涉及許多影響力不明顯的基因,而且影響每名患者的基因又不盡相同,讓遺傳與症狀的關係更加複雜。如果從 RNA 研究路徑出發呢?RNA 是核糖核酸,具有承載 DNA 訊息和調控基因等功能,相比於其他疾病,在 RNA 層次研究自閉症的另一挑戰是取樣極為困難,自閉症患者的病因位於大腦內部,通常無法直接從人腦取樣分析。所幸的是,若檢視去世者捐贈的大腦樣本,仍有機會一窺自閉症的腦內奧秘。

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莊樹諄分析的數據來自公共存取的 Synapse 資料庫,包括上百位自閉症患者與非自閉症者的資料。人數乍看不多,卻已是當今想同時探討同一個人的基因體(DNA 層次)與轉錄體(RNA 層次)間因果關係的最佳的選擇。藉由此一資料庫蒐集的人類腦部組織轉錄體資料,可全面探討各式各樣的 RNA,包含信使 RNA(messenger RNA,簡稱 mRNA)、小分子 RNA(microRNA,簡稱 miRNA),以及莊樹諄鎖定的研究目標:環狀 RNA(circular RNA)

自閉症成因不明,目前尚無治療用藥物。有自閉症的人需要社會與家人的支持及陪伴,透過療育和行為輔導的協助,慢慢活出自我。
圖|iStock

不能轉譯,但似乎會互相影響?非編碼 RNA

莊樹諄的教育背景是資訊學博士,博士後研究的階段投入生物資訊學,之前主要從事 RNA 與靈長類演化方面的研究,探討多樣性切割、RNA 編輯(RNA editing)等議題,環狀 RNA 則是他近年來特別感興趣的題材。

根據生物資訊學的預測,環狀 RNA 這類長鍊的 RNA 分子有數萬個,但實際上有多少仍不清楚。它們在大腦神經系統特別常見,似乎涉及許多基因調控的工作。莊樹諄目前最關注環狀 RNA 對自閉症的影響,不過他指出這番思路不限於自閉症,阿茲海默症、帕金森氏症、精神分裂症(schizophrenia)等疾病也能用同樣的方法探索。

不過,什麼是環狀 RNA 呢?按照序列長度、作用,可以將 RNA 分為很多種類。DNA 轉錄出的 RNA 經過處理,有些形成 20 多個核苷酸長的短鏈 RNA,如 miRNA 屬於此類。一些較長鏈的 mRNA 又會轉譯成氨基酸,產生各式蛋白質。還有些長鍊的 RNA 不會轉譯,仍然維持長鍊 RNA 的形式發揮作用,統稱為長鍊非編碼 RNA(long noncoding RNA,lncRNA),莊樹諄研究的主角環狀 RNA 大致上被歸屬於一種非編碼 RNA。這麼多種類的 RNA 彼此會互相影響,導致複雜的基因調控。

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長鍊非編碼 RNA(lncRNA)是 Pre-mRNA 選擇性剪接的產物,根據不同的生成方式,產生各種類型的環狀 RNA。
圖|研之有物(資料來源|International Journal of Oncology

由 DNA 轉錄而成的 RNA 是線形,至於「環狀」RNA 一如其名,是 RNA 長鏈首尾相接後形成的環形結構,相比線形 RNA 更加穩定,不容易遭到分解。這些長期存在的圈圈,假如序列可以和短鏈的 miRNA 互補,兩者便有機會結合在一起,讀者可以想像為類似「海綿」(sponge)的吸附作用。

miRNA 原本的工作是結合 mRNA,使其無法轉錄為蛋白質,抑制基因表現。可想而知,一旦 miRNA 被環狀 RNA 吸附,便無法再干擾 mRNA 作用,失去抑制基因表現的效果。因此環狀 RNA 能透過直接影響 miRNA,來間接參與調控其他的下游基因。這便是環狀 RNA 的許多種調控功能中,最常被研究的一種。

左圖是 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的一般流程。右圖是環狀 RNA 像海綿一樣吸附 miRNA,讓 miRNA 原本抑制 mRNA 轉譯的「剎車」功能失去作用。因此環狀 RNA 透過直接影響 miRNA,就能間接參與調控其他的下游基因。
圖|研之有物(資料來源|Frontiers in Cardiovascular Medicine

自閉症的成因要往腦部深究,環狀 RNA 又在腦部表現最多,使得莊樹諄好奇當中的奧秘。然而儘管如今 RNA 定序已經很發達,環狀 RNA 由於結構的關係,一般的 RNA 定序方法無法抓到這類環形分子。莊樹諄指出這也是 Synapse 資料庫的一大優點,此一資料庫罕見地包含能找出環狀 RNA 的 RNA 定序資料,配合 miRNA、mRNA 與基因體等資料交叉分析,才有機會闡明環狀 RNA 的角色。

尋找環狀 RNA 和自閉症的關聯

莊樹諄率領的團隊已經發表 2 篇環狀 RNA 與自閉症的研究論文,第一篇論文著重於尋找哪些環狀 RNA 和自閉症有關,研究假設是環狀 RNA 透過 miRNA 間接影響自閉症風險基因 mRNA 的表現。由於環狀 RNA、miRNA 和 mRNA 都多達數萬個,需要統計分析的幫忙。

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首先,將樣本分為有自閉症/無自閉症。要注意每個自閉症患者的基因表現仍有差異,納入夠多樣本一起比較,才有機會看出端倪。

接著,尋找環狀 RNA 和風險基因有顯著相關的搭配組合。例如:高比例自閉症的人,某個環狀 RNA 含量較高時,某個風險基因的 mRNA 表達量也較高,那這組環狀 RNA 和基因就存在正相關;反之則為負相關。

不過相關性很可能只是巧合,所以莊樹諄團隊比對序列,找到符合上述相關性的中介因子「miRNA」。最後再觀察「當排除 miRNA 影響時,環狀 RNA 與風險基因的顯著關係即消失」的組合,這些消失的組合,就是真正共同參與基因調控的「三人組」(環狀 RNA、miRNA、mRNA)。

一番分析後,篩選出的環狀 RNA 共有 60 個,其中涉及與 miRNA、mRNA 的組合總共 8,170 組。人類一共 2 萬個基因,與自閉症有關的調控網路就有 8,000 組之多,數字相當可觀,顯示環狀 RNA 的重要性。莊樹諄用統計手法找出的自閉症風險基因,和過去科學家已知的部分風險基因相符合,未來可以繼續探究在這 8,000 組調控網路中,有哪幾組是真的作用在生物上。

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在資訊與統計分析之外,莊樹諄的團隊也有人進行分子生物學實驗,驗證 RNA 調控網路的相互影響。以體外培養的人類細胞為材料,人為誘導遺傳突變,精確分析特定環狀 RNA 在細胞內分子層次的作用。實驗證實選取的環狀 RNA,確實會結合 miRNA,又影響 mRNA 的表現。

環狀 RNA 會取消原本 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的「煞車功能」,進而影響自閉症風險基因的表現。
圖|研之有物(資料來源|中研院基因體研究中心

基因調控是什麼?

莊樹諄強調,使用資料庫的公開資料,好處是經過多方檢視,避免資料品質不一致的問題,缺點是大家都能取得數據,必須要跳脫既有的思考模式才能發現新的結果。他在環狀 RNA 議題的新思路,成為第二篇論文的內容:探討環狀 RNA 的遠端調控(trans-regulation)對自閉症的影響

基因的表達會受到基因調控元件(regulatory element,一段非編碼 DNA 序列)的影響,若調控元件就在基因附近,稱為近端調控(cis-regulation);如果調控元件不在附近,甚至位於另一條染色體上,則為遠端調控。

研究基因調控,通常近端比遠端調控容易,因為近端調控元件(cis-regulatory element)的位置就在基因旁邊,不難尋找;但遠端調控卻沒那麼直觀,作用機制也比較難以想像。實際上常常能發現一個基因的表現,受到多處近端調控,加上多處遠端調控的影響。如果想全方位認識一個基因的表現與調控,最好能都能得知近端與遠端的影響,否則難以掌握調控的全貌。

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莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 參與?具體說來就是某個調控位置,先近端調控其周圍的環狀 RNA 基因,再藉由環狀 RNA 影響基因體上其他位置的基因表現,發揮遠端調控的效果。

如圖顯示,環狀 RNA 表達數量性狀基因座(circQTL)近端調控了環狀 RNA,遠端調控其他基因。莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 的參與?
圖|研之有物(資料來源|Molecular Psychiatry

為了避免用語誤解,有必要先解釋一下什麼是「基因」。基因的概念隨著生物學發展持續改變,如今一般人熟悉的定義,基因是由 DNA 編碼序列構成,能轉錄出 mRNA,再轉譯為蛋白質的訊息載體。不過若將基因定義為會轉錄出 RNA 的 DNA 序列,那麼即使沒有對應的蛋白質產物,只要其衍生的 RNA 產物有所作用,也能視為「基因」,如 miRNA 基因、mRNA 或長鏈非編碼 RNA 基因。既然是有 DNA 編碼的基因,便會受到近端、遠端調控位置影響。

探索遠端調控機制有很多想法,莊樹諄可以說又打開了一條新思路。遠端調控位置不在基因旁邊,亦即基因體任何地方都有機會。假如直接挑戰基因與遠端調控位置的關聯性,可能相關的數量可謂天文數字,而且缺乏生物性的理由支持,找到的目標往往令人半信半疑。

莊樹諄引進環狀 RNA 涉及其中的可能性,尋找「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,大幅縮小了搜索範圍。

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莊樹諄透過「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,找到環狀 RNA 參與遠端調控的證據。
圖|研之有物(資料來源|莊樹諄

一番分析後,研究團隊從自閉症患者的基因體上,定位出 3,619 個近端調控的 circQTLs,這些表達數量性狀基因座相當特殊,可能藉由直接或間接遠端調控兩種模式來調控遠端基因(如上圖)。而這 3,619 個 circQTLs,與環狀 RNA、遠端基因三者形成了八萬六千多組的遠端調控網路。接著團隊使用了不同的統計方法,其中 8,103 組通過多重統計測試,顯示較高的機率是屬於間接遠端調控模式。

莊樹諄團隊透過統計手法,找到相當多基因和調控路徑,雖然目前仍不清楚它們影響自閉症的具體細節,卻無疑讓我們新增一分對自閉症的認識。

莊樹諄指出,這套統計方法或可應用至人類的其他複雜疾病(如思覺失調症),找出基因調控的多個可能路徑,提供臨床醫藥研發更多線索。

生物與資訊的跨領域結合

訪談中問到:為何會從資訊科學跨入到生物領域?莊樹諄回憶,1998 他博士班畢業那年才第一次聽到「生物資訊」這個詞,他基於對生命科學的興趣,以及因為內在性格想往學術轉型的想法,引領他到了中研院。

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莊樹諄接著說,2003 年李文雄院士延攬他進入基因體研究中心,之前他們不曾認識。他感謝李院士帶他進入了分子演化的世界,就此打開了研究視野。在剛開始成立自己的實驗室時,缺少人力,李院士讓當時的博後陳豐奇博士(現為國衛院群體健康科學研究所研究員兼任副所長)與他共同工作。莊樹諄強調,他所有分子演化的觀念與基礎,都是陳博士幫他建立的,如果說陳博士是他的師父,那李院士就是師父的師父了。

如今,莊樹諄在中研院的研究生涯邁入第 25 年,從資訊學背景投入生物學研究,大量使用統計工具,他經常需要持續整合不同領域的觀念與工具,推動自己的新研究。在訪談中,他也感謝諸多研究同儕的協助,特別是幾年前建立分生實驗室時,蕭宏昇研究員及其團隊成員的鼎力相助。

莊樹諄的團隊包含資訊、統計、分子生物三個領域的同仁,來自不同領域,傾聽他人意見自然也特別重要,這是他們實驗室的核心價值之一。莊樹諄認為在科學面前,人是很渺小的,需要互相尊重和理解,方能一起解開科學之謎。

最後,莊樹諄特別強調他個人在相關領域的研究,仍有極巨大的進步空間,感謝研之有物的主動邀訪,期望將來能與更多先進交流學習,也企盼年輕新血加入這個生物資訊的跨領域團隊。

莊樹諄期望在環狀 RNA 與基因調控網路的研究基礎之上,可以對自閉症這個複雜疾病的調控機制,提供更多科學線索,幫助臨床上的診斷和治療。
圖|研之有物
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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook