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邊緣人不只人緣差,免疫系統也差?

Gilver
・2016/12/20 ・2415字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 566 ・九年級
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本篇研究的主角,恆河猴(Macaca mulatta)的母猴族群。Photo credit: Fanpop

千萬別再說「我寂寞寂寞就好」,因為邊緣人再不翻身、突破社交困境,免疫系統就可能會出問題!

在人類社會,一個人的社會地位和他的健康狀況經常有所關聯。以美國人為例,社經地位最高與最低的成人壽命可以相差到十幾年[1]。一般認為社會地位較低的人壽命較短,可能是因為他們較容易暴露在危險之中,像是酗酒、抽菸、藥物濫用、飲食品質不良或是環境毒素的威脅。但在今年11月一份刊載在《科學》(Science)期刊上的動物免疫行為學研究卻發現:就算照護資源和食物供給都相同,光是社會地位較低就可能會讓免疫系統出問題。[2]

封閉社群裡,恆河猴的「母猴幫」

還記得一度風靡台灣的宮廷劇《後宮甄嬛傳》嗎?劇中後宮的世界就像是個階級的牢籠:在宮中地位較高的寵妃們擁有更多的時間和資源與妃子們社交,而且只跟地位高的人來往;新加入的妃子,則較不受青睞、地位較低,也經常受到其他資深妃子的排擠和惡意攻擊,如果不想辦法提升自己在宮中的地位,就準備抑鬱終生。

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在封閉的社會群體中,社會地位高的人往往只跟階級相近的人有密切來往。在《後宮甄嬛傳》裡,剛加入群體、地位尚低的嬪妃往往會受到地位高的妃子欺負。圖源:Ken0928@flickr

而恆河猴(Rhesus macaques,學名 Macaca mulatta)母猴群的社會階級,和《甄嬛傳》的後宮生態有些類似,但稍有差異。在圈養環境中,母猴在族群裡的地位尊卑是由先來後到的順序所決定,而且社會地位會影響一隻母猴如何和同伴互動:那些較早加入「母猴幫」的元老級母猴會有較高的社會地位,而且彼此之間會有較為頻繁的梳毛(grooming)行為,互動較為親密;相反的,新來的母猴們沒什麼猴緣,社會地位較低,容易受到較為頻繁的侵擾(harassment)。

研究團隊找來了 45 隻母猴,平均分成 9 組、每組各 5 隻,進行兩階段的操作實驗,如下圖所示:

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實驗操作說明圖,每個圓圈代表一隻母猴,深度不等的藍色/紫色代表其族群內社會地位的高低,箭頭指示母猴在族群間搬移的方向。本圖改製自原論文

利用先前文中提到「母猴幫」社會地位的內規,依序加入猴群的母猴形成了尊卑階級,而且階級越高、越有親密行為,階級越低、越會受到侵擾。等到階級形成的三個月後,研究團隊為母猴們第一次抽血,並且將目光集中在五種免疫白血球身上,並檢驗與其相關基因的表現差異,看看地位高和地位低的母猴們血液中隱藏著什麼樣的免疫訊息。

一年之後,各組中母猴們會再按照階級依序抽出進行重新分組。某些高階的母猴在重新分組之後淪為「邊緣人」,有些低階的母猴則因此順利的晉升「大姐頭」。此時,研究團隊再次為這些社會階級重排的母猴們抽血,分析地位的變化會對牠們的免疫系統造成什麼樣的影響。

不只人際關係變好,免疫系統也提升了呢!

抽血結果出爐,研究團隊發現社會地位與免疫系統的表現息息相關,特別是這兩種白血球:會破壞被病毒感染的細胞或腫瘤細胞的「自然殺手細胞」(Natural killer cell)和負責調控免疫系統、協助抗原辨識的「輔助型T細胞」(helper T cell)。

階級高、有親密梳毛行為的母猴,血液中的自然殺手細胞有較良好的免疫反應,能抵禦病毒的入侵。階級低、容易受到侵擾的母猴的免疫狀況則比較差,經常處於組織發炎、隨時警戒著細菌入侵的狀態。雖然發炎本身是屬於免疫反應的一環,然而失控的發炎反應對身體並非好事,除了使組織長期腫脹,也和心臟病、糖尿病等慢性病有關。在更進一步地用脂多醣(lipopolysaccharide)模擬細菌感染、處理不同血液樣本中萃取出的白血球之後,研究結果也顯示低階母猴對抗感染的免疫力較弱。

這項研究告訴我們,光是長期的社會壓力就會讓免疫系統的表現較差。然而有趣的是,在第二年的階級重新洗牌、階級低的母猴在升級之後,免疫表現竟也順利改善,變成近似於高階母猴的免疫表現!而原本的高階母猴在失去地位之後,免疫狀況也會隨之變差。也就是說,社會地位的提升確實會改善母猴的免疫力。

母恆河猴實驗的啟示

從母恆河猴的身上,我們看見了什麼啟示?在這篇動物研究裡,即使供給資源、健康照護和風險行為都差不多,社會地位還是影響了母猴的免疫反應。「如果你能改變你的社會條件,你的免疫相關基因表現會更像你現在的樣子,而不是你過去的處境。」本文的共同作者 Jenny Tung 表示 [3]。此外,另一位共同作者 Luis Barriero 更認為,在社會地位低的母猴身上的發炎反應,可能解釋了為何貧窮和工人階級,有較高的機率罹患與發炎有關的疾病,像是心臟病和糖尿病。

「雖然強烈的免疫反應在面對感染時能救你一命,但相同的機制如果控制不好也會造成傷害。」[4]

其他科學家又是怎麼看待這份研究的呢?表觀遺傳學家 Michael Kobor 認為「研究團隊並未控制這些母猴成年前的生活史,而許多研究顯示:成年前所發生的不幸,能夠對往後的健康造成長期影響。」此外,他也指出本研究未考慮到母猴個體之間的遺傳差異,某些猴子天生就是比較對不幸的遭遇比較敏感[5]。而且就算人類和恆河猴都是靈長類,但社會地位的建構方式和個體的反應方式可不見得完全相同,不能輕易畫上等號。

雖然尚不能直接將母恆河猴的研究結果套用在人類身上,但至少我們可以相信:提升自己的社會地位,有助於改善健康。如同本研究的第一作者.演化人類學家 Noah Snyder-Mackler 所說:「我認為這是個正面的社會訊息。如果你能帶著某人離開他所處的惡劣社會環境,至少以成人來說,免疫細胞功能所受到的影響是能夠被逆轉的。」[5]

參考文獻

  1. Fiscella, Kevin. “Relationships Between Income, Health Behaviors, and Life Expectancy.”Jama 8 (2016): 880-880.
  2. Snyder-Mackler, Noah, et al. “Social status alters immune regulation and response to infection in macaques.”Science 6315 (2016): 1041-1045.
  3. Caruso, Catherine. “Who’s top monkey? How social status affects immune health.”Scientific American. November 24 (2016).
  4. Duke University. “Upward mobility boosts immunity in monkeys: Changes in social status affect the way genes turn on and off within immune cells.” November 24 (2016).
  5. Callier, Viviane. “Climbing the social ladder can strengthen your immune system, monkey study suggests.” Science Magazine. November 24 (2016).

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Gilver
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畢業於人人唱衰的生科系,但堅信生命會自己找出路,走過的路都是養份,重要的是過程。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》