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腸胃道微生物可能是引發帕金森氏症的元凶?

valerie hung
・2016/12/05 ・1166字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 588 ・九年級

過去大家多半以為帕金森氏症(Parkinson’s disease)是發生在腦部的疾病,但現在美國加州的科學家透過動物實驗發現,這些症狀的源頭可能由腸胃道中的微生物所引起?

帕金森氏症是一種突觸核蛋白(synuclein)病變,在帕金森氏症患者腦神經細胞中,某種原因導致 α- 突觸核蛋白物質不正常的折疊且堆積。隨著腦神經元逐漸受損死亡,患者會出現無法控制的顫抖、肌肉僵硬與行動緩慢等幾大症狀。雖然目前有些藥物可以減緩症狀,但隨著病情加重,藥的效果也會逐漸變差。

而科學家發現抗生素療法在老鼠身上,能減少這些物質以及行動遲緩的狀況,然而把帕金森氏症患者的腸胃道細菌移植到老鼠身上,則會讓病症加劇。如果研究的方向正確,將開啟帕金森氏症治療法的全新策略,例如透過某些機制,避免病變擴散到腦部,對人口逐漸高齡化的國家來說都是好消息。

圖片來源:Sampson et al./Cell 2016
圖說:從左至右分別描述一般腸胃道微生物,除掉腸胃道細菌以及老鼠移植了帕金森氏患者的腸胃道細菌後對帕金森氏症的影響變化。圖片來源:加州理工學院研究團隊./Cell 2016

加州理工學院的研究團隊指出:他們先在老鼠的腸胃道中注入突觸核蛋白纖維,三周後,纖維出現在老鼠腦的底部,兩個月後這些纖維已抵達腦中控制行動的部位,老鼠的行動也變得遲緩,與帕金森氏症患者的症狀相似。這份研究先於神經科學 2016 年 11 月的年會上發表,然後刊登在 12 月 1 日的醫學期刊《細胞》(Cell

團隊成員提莫西.桑普森(Timothy R. Sampson)博士表示:「現在我們相當肯定,是腸胃道的細菌掌控了帕金森氏症的症狀。」他們推測是這些微生物釋放出某種化學物質,會過度刺激腦部的免疫細胞,最終導致腦部受損。

其實帕金森氏症是從腦以外的地方轉移過來的想法,也不完全無跡可循。十多年前,就有病理學家同時在確診為帕金森氏症,以及沒有發病但腦中有突觸核蛋白纖維的人的胃中也發現這些奇特的纖維,當時他們推測原因是某種毒素或微生物導致。另外一個線索就是,帕金森氏患者早期常有消化問題(如便祕)以及喪失嗅覺的情況,而胃和鼻子正好是兩個神經細胞都暴露在外的器官--都可能沾染到不知名的感染源。

既然科學家已發現帕金森氏患者腸胃道中的細菌和健康的人不同,研究似乎預言了抗生素或糞便移植(FMT)療法的可能性,但加州理工學院團隊也警告,目前就他們在研究中使用抗生素的方式來看,長期且高強度的抗生菌療法,可能會對人體的免疫與代謝系統造成危害。所以當務之急,還是找出究竟是那一種腸胃道微生物對帕金森氏症有正面影響或是負面影響。

 

參考資料:


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valerie hung
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臺灣半數肺癌患者沒吸菸!不吸菸肺癌的致病成因是?

PanSci_96
・2020/07/20 ・2263字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 605 ・十年級

肺癌傳統被認為與吸菸畫上等號,不過,臺灣的不吸菸肺癌患者卻比吸菸者多。中央研究院與臺大醫學院跨單位研究團隊以蛋白基因體技術建立臺灣早期肺癌病人的多體學大數據,找到不吸菸肺癌患者可能的致病機制。

研究主要有三個發現,首先是肺癌和人體體內APOBEC*突變特徵的高低、其次與致癌物的曝露有關;最後更發現一個從未被發現的新亞型肺癌,及其致癌基因突變的差異,有助早期發現臨床潛在的高風險肺癌患者。

*註:APOBEC的突變被認為跟癌症的發生有關。

研究主持人中研院化學所所長陳玉如表示,「這是東亞第一套結合深度多體學大數據及完整臨床資料,深度解析不吸菸肺癌成因的研究成果」,也是美國臨床蛋白基因體學腫瘤分析聯盟(CPTAC)首次和國際聯盟團隊(臺灣)攜手合作,以蛋白基因體學揭開臺灣及美國病人肺癌生物學的面紗。臺美二個獨立成果於今年(2020)7月9日同步發表在國際頂尖期刊《細胞》《Cell》上,並共同榮登本期雜誌封面。

肺癌致病的關鍵:APOBEC突變特徵、致癌物效應

肺癌是全球癌症死亡的主因,即使藥物治療近年有長足的進展,5年存活率仍低於20%,目前仍是國人癌症死亡頭號殺手。研究指出,在美國不吸菸者約佔肺癌患者的20%,而東亞地區(包括臺灣)的肺腺癌有獨特的特色,不吸菸者(尤其是女性)患病的比率高過於吸菸者。在臺灣有50%以上的肺癌病患並不吸菸,超過9成得肺癌的女性都不抽菸,而且近十年有年輕化的趨勢。為釐清東亞不吸菸肺癌的致病機制,此研究分析東亞地區103名肺癌病患,探究早期不吸菸肺癌的發病與進展。

癌細胞基因突變結果顯示,東西方病人突變的基因背景大為不同;肺腺癌癌變與APOBEC的突變特徵很有關。罹癌患者中,高達74%從未吸菸年輕女性(小於60歲)和所有無肺癌「表皮生長因子受體(EGFR)」 驅動突變的女性患者APOBEC突變特徵程度高,顯示APOBEC的突變特徵可能為女性早期肺癌的驅動因素;而高APOBEC突變特徵又與免疫療法療效呈正相關。因此,APOBEC突變特徵可能成為早期診斷和免疫治療的潛在生物標誌物。

此外,研究也發現,暴露於致癌物而引起的基因體編輯突變特徵,亦可能是癌症早期的主要驅動因素。在部分較年長女性(大於70歲)中程度較高,化學致癌物代謝和解毒過程及特定途徑的活化可能影響腫瘤癌化、惡化和免疫調節異常。換言之,減少生活中致癌物的暴露率可能是預防肺癌的有效策略。

發現「新亞型」肺癌 有助早期發現潛在高風險患者

過去研究已知,臺灣肺癌患者主要在EGFR基因上會發生Del19和L858R兩種突變,病患若是發生L858R突變,存活率較低,且容易產生惡性胸腔積液和癌細胞轉移,不過至今仍未發現明確的生物機轉。此次透過蛋白體學特徵可將肺腺癌分為五個亞型,其中有一個從未被發現的新型早期肺癌「類晚期」亞型。此亞型可區分出Del19和L858R突變的腫瘤在早期癌症之惡性特徵。因此,臨床醫師有機會可藉惡性特徵發現早期肺癌患者,進一步提供密集的監測和考慮可能的佐劑加以治療。此外,「類晚期」亞型的早期腫瘤也可發現顯著增加的蛋白,如間質溶解素MMP11等,可能可以作為檢測的生物標誌。

東亞第一個解析不抽菸肺腺癌之多體學大數據

工欲善其事,必先利其器,有賴於深度蛋白質基因體技術和多體學數據整合分析,及臺灣肺癌臨床團隊提供高品質檢體及臨床資料分析,此次跨領域及院校研究方能就東亞肺癌有此重大突破。肺癌團隊主持人楊泮池指出,「蛋白基因體學發現不吸菸肺癌患者在腫瘤發生和癌症進程上存在著人種和地域上的獨特性,此研究為早期不吸菸者肺腺癌提供了新的見解」。

除中研院之外,研究團隊成員由臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總提供病人檢體、臨床數據及檢測技術等,共同呈現前所未有的東亞肺腺癌完整鳥瞰圖景,包括針對男女族群、吸菸與不吸菸族群,描繪出更清晰的肺腺癌疾病進程,並且發現新的癌症標誌物與找出導致臺灣肺腺癌的可能病因。

首次攜手合作 臺美「癌症登月計畫」重大發現

本院擁有領先世界的蛋白基因體技術、生物資訊分析平台與大數據分析技術,且臺灣醫療團隊具備完善的長期追蹤資料。藉此優勢,本院與美國國家癌症研究所(National Cancer Institute, NCI)於2016年簽署「癌症登月計畫(Cancer Moonshot)」合作備忘錄,參與國際癌症蛋白基因體學聯盟(International Cancer Proteogenome Consortium, ICPC)。同年10月臺灣通過生醫產業推動方案,科技會報將癌症登月計畫納入為「推動特色重點產業」策略之一,提供利用蛋白基因體大數據開發創新診斷及新藥研發之契機。

持續關注肺腫瘤生物學及早期肺腺癌的研究進展,將有助推動肺癌檢測開發和相關管理策略。「癌症登月計畫」臺灣團隊認為,臨床資訊、多體學技術及體學大數據為發展癌症精準醫學之必要基礎工程,為欲深入研究和發展肺腺癌精準醫療的研究人員和臨床醫生的最大後盾。若能進一步凝聚跨學研單位、醫學中心及跨部會及產學合作,透過與國際癌症登月計畫團隊分享各國數據與資源,持續研發新策略,有助未來發展臺灣特色的精準醫學。

記者會合影

論文共同第一作者為本院化學所陳誼如博士後研究員、本院統計所張雅媗博士後研究員及英國癌症研究所Theodoros I. Roumeliotis,本院資訊所陳鯨太博士後研究員及時任本院化學所林妙霞博士後研究員(現任臺灣大學)亦列為共同第二作者。研究團隊包括本院化學所陳玉如所長、臺大醫學院內科教授楊泮池(本院院士)、本院統計所陳璿宇副研究員、英國癌症研究所Jyoti S. Choudhary、臺灣大學醫學檢驗暨生物技術學系與基因體暨精準醫學研究中心俞松良教授、臺大醫院外科醫師陳晉興、本院資訊科學研究所宋定懿研究員及臺北醫學大學韓嘉莉助理教授等。本次研究經費主要來自科技部、中研院及臺灣大學支持。


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