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【Gene思書齋】陪著癌妻的十年絕命毒癌探秘

Gene Ng_96
・2017/02/08 ・2533字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

美國有部非常棒的影集《絕命毒師》(Breaking Bad),共播出五季 62 集。《絕命毒師》不僅是第 65 屆艾美獎最佳劇集獲獎作品,甚至還有人拿來當商管教材。

《絕命毒師》的主要故事地點是美國新墨西哥州阿布奎基(Albuquerque, New Mexico),講述高中化學教師沃特.懷特(Walter White)的犯罪故事。他患上末期肺癌,加上事業不如意,化學天份才能無法發揮,人生陷入低谷。絕望的他協同曾受教於他的傑西.平克曼(Jesse Pinkman)製作及販賣冰毒,希望在他死後留下金錢解決他家庭面對的迫切財務危機。於是,懷特陷入不可自拔的製毒、殺戮和黑吃黑歷程萬劫不復。

《絕命毒師》。圖/IMDb

同樣從癌症開始的故事

患上癌症,能讓一個有正當職業的教師為治病和養家而徹底墮落,這是黑色幽默吧。《絕命毒師》當然是部虛構的故事,可是在阿布奎基不遠的聖塔菲(Santa Fe),卻也因為癌症而上演一場真實的故事。

居住聖塔菲的科普作家約翰遜(George Johnson)心愛的妻子罹患癌症,為了瞭解妻子的疾病,他開始著手學習一切有關癌症的知識。詳讀了數百份文獻和書籍,訪談了癌症專科醫師、研究癌細胞的科學家,出席各種探討癌症成因與新療法的科學會議。

歷經十年調查,加上陪伴妻子抗癌的體悟,約翰遜在《癌症探祕:揭開最深沉的醫學謎團》(The Cancer Chronicles: Unlocking Medicine’s Deepest Mystery)完整記錄了有關癌症起因的新理論、革命性的療法,以及為何治癒癌症迄今仍是難以完全鎖定的目標。

《癌症探祕》這本書從考古發現恐龍也會罹癌開始寫起,作者高度感染力的散文風格、不屈不撓探索真相的求知態度,交織成這部有血有肉的癌症追獵故事。

不只人會得癌症,恐龍也會

癌症是個可怕的話題,但是約翰遜先從一個特殊的病人談起,那個病人……哦不……應該說是病龍,是來自科羅拉多的奇特化石,他居然先談起了恐龍骨頭的病理學,還有關於滅絕的流行病學。

其實,癌症在某個程度上,是可以傳染的,有些病毒會致癌,而癌細胞在一些動物,也能直接傳染。澳洲塔斯馬尼亞島上的野生袋獾,因為打架互咬,傳染一種袋獾面部腫瘤病(Devil facial tumour disease, DFTD),族群深受危脅,我曾到澳洲參加分子生物及演化學會年會,袋獾的保育也是該年會的重頭戲之一。袋獾容易受該怪腫瘤傳染,除了牠們愛互咬外,牠們的免疫分子多樣性低,也是原因之一,所以外來癌細胞不會受到免疫排斥。袋獾是比較倒楣的,但醫學記錄中,也有醫護人員不小心把癌細胞注入體內而喪命的罕見病例。

互相亂咬、免疫力又出狀況的塔斯馬尼亞袋獾。圖/Wayne McLean ( jgritz) Taken with Nikon D100, CC-by 2.5, wikimedia commons.

除了哺乳動物,《癌症探祕》指出,植物、魚類、爬蟲類也會長腫瘤,可是有些大型動物如鯨魚和大象等,卻鮮少得癌症,其原因科學家還在探討中。我們哺乳動物,比魚類、爬蟲類更容易罹癌,而家養的比野生的容易罹癌。因此,要真正徹底瞭解大癌症,勢必需要用更多動物進行基礎研究。

生活中充斥著關於癌症的迷思

約翰遜在探索了十年後,想要破解一些有關癌症的迷思。香菸仍是該罪該萬死的,酒和咖啡卻很難說。不過能否致癌,也關係到接觸或攝取的量,只要有足夠的量,黑胡椒甚至能在小鼠體內產生腫瘤。他提出,吃大量的新鮮水果和蔬菜,和我們所聽到的不同,其實沒有很大的保護能力,除非低熱量的蔬菜填滿了胃,減少了食慾——肥胖是一個不折不扣的危險因素。

那核電廠的輻射,還有地下室天然氡氣,以及手機的電磁波呢?他自己的居所的氡氣就頗高。但還是很難說,因為大多研究結果互相矛盾。約翰遜舉了個例子,一位日本人經歷了廣島和長崎的兩次核爆,最後在 2010 年去世,享年 93 歲,死因是胃癌,但可能是吃太多鹹魚引起的。

癌症不是一種疾病,而是上百種疾病

我自己有兩次疑似癌症等待病理和 CT 檢查的結果,等待報告的日子是煎熬。如果真罹癌,心中最大的打擊應該是「為何是我?」我們究竟能做多少或不做多少,才避免這打擊?癌症有太多不可預測,在相當程度上,癌症可能是隨機的。去年初有篇論文做了大量的分析指出,有約一半的癌症,和基因及生活方式可能完全無關,純粹是運氣的問題(Science. DOI: 10.1126/science.1260825)。那篇論文引起了軒然大波,因為那表示有許多癌症是無可預防的,只能碰運氣。不過該論文的結論仍有待驗證。

更複雜的是,癌症不是一種疾病,而是上百種疾病。癌細胞可在身體別處起源,當轉移腫瘤通過人體的血液和淋巴系統遷移,然後紮根於一個新的器官。不同癌症會轉移的器官都有偏好,就像不同種子適合不同土壤一樣。他用愛妻愛騎馬的牧場上的風滾草來比喻,他和那些風滾草的戰鬥,就像醫師病人和癌細胞的戰鬥一樣混亂、麻煩。

約翰遜真的是個說故事的高手,《癌症探祕》不僅不枯燥,還有趣得讓人不知不覺讀完後,還意猶未盡,儘管探討的是一個非常嚴肅的主題,很值得一讀。《癌症探祕》大致上是帶著恢諧的筆觸、樂觀的情緒,他的妻子的癌症是控制住了,可是讀到書末才知這不是喜劇,但原因為何,就不破梗了。

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於 The Sky of Gene

文章難易度
Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 23 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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好發於年輕女性的乳房纖維腺瘤——留意症狀,建議超音波檢查、定期追蹤
careonline_96
・2022/11/01 ・2563字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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除了月經要來之前有點胸部脹痛感之外,妲妲沒想過乳房會有什麼問題,但看到新聞幾位年輕的女藝人罹患了乳癌,甚至因此喪命。妲妲雖然覺得自己還很年輕,仍是聽從了好姊妹們的建議,到醫院做了乳房超音波檢查。

做完檢查後,醫師告知妲妲:「你的左邊乳房有一顆一公分大的結節,很可能是乳房纖維腺瘤喔。」

「那是什麼東西?我為什麼自己摸不出來?」妲妲急著問。

「乳房腫瘤還小的時候,自我檢查很難發現,要靠儀器才能注意到喔。」醫師說明。

妲妲很著急:「那我怎麼知道這個結節會不會變成惡性的?難道不能開刀拿掉這顆嗎?」

「所以我們需要定期檢查,建議你半年後要再次做個乳房超音波,我們會依據腫瘤在超音波下的形狀、大小、性質、生長速度等評估,有明顯生長跡象的腫瘤可能需要以手術處理,但絕大部分的人可以跟纖維腺瘤和平共存。」醫師解釋。

妲妲對這樣的說法並不放心,想要找到更明確的說法。

怎麼會冒出乳房纖維腺瘤?

乳房纖維腺瘤通常是在乳房內一個界線明確,無痛,且類似橢圓形的實心腫瘤,且乳房纖維腺瘤可說是乳房內最常見的良性腫瘤,雖然提到腫瘤,大家常常會直接聯想到惡性腫瘤,也就是癌症。但乳房纖維腺瘤是一種良性的腫瘤,絕多數並不會增加乳癌的機率。

會被稱為「纖維腺瘤」,代表這顆腫瘤的成分包含了「纖維組織」和「腺體組織」。目前多數的專家認為,乳房纖維腺瘤與女性荷爾蒙的刺激有關。原本乳腺組織裡就含有雌激素與黃體激素的受體,對女性荷爾蒙比較敏感,當乳腺組織感受到女性荷爾蒙的高低起伏變化,就會受到刺激,可能會引起組織過度增生改變型態,因而形成纖維腺瘤。

由於纖維腺瘤的出現與女性荷爾蒙波動有關,因此大概從青春期的時候就有機會出現乳房纖維腺瘤。

到二十幾歲、三十幾歲的時候都還可能繼續冒出新的纖維腺瘤;懷孕的過程之中,纖維腺瘤很可能體積會變得更大一些。但等到停經之後,少了女性荷爾蒙的刺激,基本上是不會冒出新的纖維腺瘤,且原本纖維腺瘤的體積很可能會逐漸縮小。

研究發現,如果不到 20 歲就開始服用調經藥、避孕藥,長出乳房纖維腺瘤的機率就比一般女性來得高。

乳房纖維腺瘤的特性

乳房纖維腺瘤最常見於兩側乳房的外上方,這也是女性本身乳腺組織比較發達之處。

乳房纖維腺瘤是實心的腫瘤,裡面是充滿了實質的組織,並不是液體。摸起來常常會有種硬硬的,有點紮實的感覺,且可以感覺到乳房纖維腺瘤界線明顯,類似一顆玻璃珠在皮下動來動去的感覺,比起惡性腫瘤來說,乳房纖維腺瘤的活動度較高。

通常乳房纖維腺瘤不會造成什麼疼痛感,即使壓著那個硬塊處,也不會感覺到疼痛。常常要到乳房突然痛起來的時候,才會讓女性朋友們想要求診就醫,檢查是否乳房出了狀況;這裡要強調一下,真正乳房長了腫瘤時,其實很少會引起乳房痛。然而,如果自己發現到乳房硬塊,務必要就醫檢查,千萬不要拖延,尤其絕不要因為這個腫塊不會痛就不理它。

無論是良性或惡性的乳房腫瘤,常常都不會引發疼痛,但一定要用影像檢查確認腫瘤的特性,才能知道是否為惡性!

檢查乳房纖維腺瘤

乳房纖維腺瘤比較常見於十幾歲到三十幾歲的年輕女性身上,無論是有摸到硬塊,或只是想要做健康檢查,這個年齡層的女性乳房檢查首選是超音波。在乳房超音波檢查時,乳房纖維腺瘤會呈現以下特性:

  • 界線明確清楚
  • 橢圓長形
  • 裡面是個實心的成分,而不是含有液體的水泡
  • 超音波下呈現低迴音

如果在超音波下有幾個特徵,我們就需要懷疑這個實心腫瘤的特性,可能並不單純只是個纖維腺瘤:

  • 腫瘤的邊界並不明確
  • 腫瘤並不是個橢圓長型,而比較像雲朵或貝殼般有許多突出的型態,甚至邊緣不規則
  • 超音波影像在腫瘤的下方變得很黑,像是拖了一個長長的黑掃把尾巴
  • 整個腫瘤內部呈現的顏色並不均勻,可能腫瘤內部含有小水泡或內有鈣化點

延伸閱讀:常見的乳房囊腫與纖維腺瘤

我有乳房纖維腺瘤,該怎麼辦?

當女性朋友被告知乳房纖維腺瘤之後,常常有想要「除之而後快」的想法。然而,醫師常常會告訴患者,我們通常並不需要治療乳房纖維腺瘤,絕多數被診斷為有乳房纖維腺瘤的女性朋友,可以與體內的纖維腺瘤和平共存到老,且有的纖維腺瘤會在停經幾年後逐漸消失蹤影。

因此,在這過程中,最重要的是定期追蹤!

那追蹤是要幹嘛呢?就是定期看看這個腫塊,確認有沒有變化,是變大、變小、還是變形了。在剛看到纖維腺瘤的前一兩年,最好至少半年追蹤一次乳房超音波,如果狀況穩定,之後可改成一年追蹤一次。

目前沒有任何口服藥物是讓大家一吃下去,這顆乳房纖維腺瘤就會不見的。因此若在追蹤過程中,發現乳房纖維腺瘤測量起來大於兩到三公分,或在追蹤的過程之中逐漸長大,且長大的速度很快,有增生的特質;影像中看起來有比較不理想的特徵,或在抽吸之後發現非典型細胞,就要認真考慮以手術移除。

careonline_96
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【2022 年諾貝爾生理或醫學奬】復現尼安德塔人消逝的 DNA,也映襯我們何以為人
寒波_96
・2022/10/06 ・8169字 ・閱讀時間約 17 分鐘

人對自身歷史的好奇歷久彌新。最近十年古代 DNA 研究大行其道,光是發表於 Cell、Nature、Science 的論文就多到要辛苦讀完,加上其他期刊更是眼花撩亂。「古代遺傳學」的衝擊毋庸置疑,開創者帕波(Svante Pääbo)足以名列歷史偉人;然而,得知 2022 年諾貝爾生理或醫學獎由他一人獨得 ,還是令人吃驚——諾貝爾獎竟然會頒給人類演化學家?

諾貝爾獎有物理獎、有化學獎,但是沒有生物學獎,而是「生理或醫學獎」。帕波獲獎的理由是:「發現滅絕人類的基因組以及研究人類演化」。乍看和生理或醫學沒有關係,深入思考……好像還真的沒有什麼關係。

偷用強者我朋友的感想:「應該就是選厲害的。第一個和生理或醫學無關的生理或醫學獎得主,聽起來滿屌的」。

帕波直接的貢獻非常明確,在他的努力下,重現消失數萬年的尼安德塔人(Neanderthal)基因組。他為什麼想要這樣做,過程中經歷什麼困難,發現又有什麼意義呢?

喜愛古埃及的演化遺傳學家

帕波公元 1955 年在瑞典出生,獲獎時 67 歲。他從小對古埃及有興趣,大學時選擇醫學仍不忘古埃及,但是一生都在追求新奇的帕波,嫌埃及研究的步調太慢,後來走上科學研究之路。1980 年代初博士班時期,他使用當時最高端的分子生物學手段探討免疫學,成果發表於 Cell 等頂尖期刊,可謂免疫學界的頂級新秀。

然而,他始終無法忘情逝去的世界。1984 年美國的科學家獲得斑驢的 DNA 片段,轟動一時。斑驢已經滅絕一百年,能夠由其遺骸取得古代 DNA,令博士生帕波大為震撼。他很快決定結合自己的專業與興趣,嘗試由古埃及木乃伊取得 DNA,並且獨立將結果發表於 Nature 期刊。

古代 DNA。圖/取自 參考資料 1

博士畢業後,帕波義無反顧地轉換領域,遠渡美國追隨加州柏克萊大學的威爾森(Allan Wilson)。威爾森在 1970 年代便開始探討分子演化,後來又根據不同人類族群間粒線體 DNA 的差異,估計非洲以外的人群,分家只有幾萬年,支持智人出非洲說。

帕波正式投入相關研究後意識到,從古代樣本取樣 DNA 的汙染問題相當嚴重。這邊「汙染」的意思是,並非抓到樣本內真正的古代 DNA 目標,而是周圍環境、實驗操作者等來源的 DNA;包括他自己之前的木乃伊 DNA,很可能也不是真正的古代 DNA。另一大問題是,生物去世後 DNA 便會開始崩潰,經歷成千上萬年後,樣本中即使仍有少量遺傳物質殘存,含量也相當有限。

帕波投入不少心血改善問題。例如那時新發明的 PCR 能精確並大量複製 DNA,他馬上用於自己的題目(更早前是利用細菌,細菌繁殖時順便生產 DNA)。多年嘗試後,他決定放棄埃及木乃伊(埃及木乃伊的基因組在 2017 年成功),改以遺傳與智人差異較大的尼安德塔人為研究對象。

取得數萬年前尼安德塔人的 DNA

根據現有的證據,尼安德塔人是距今約 4 萬到 40 多萬年前的古人類。確認為尼安德塔人的第一件化石,於 1856 年在德國的尼安德谷發現,並以此得名(之前 2 次更早出土化石卻都沒有意識到)。這是我們所知第一種,不是智人的古代人類(hominin)。

對於古人類化石,一百多年來都是由考古與型態分析。帕波帶著遺傳學工具投入,不但增進考古和古人類學的知識,也拓展了遺傳學的領域。他後來前往德國的慕尼黑大學,幾年後又被挖角到馬克斯普朗克研究所,領導萊比錫新成立的人類演化部門,多年來培養出整個世代的科學家,也改變我們對人類演化的認知。

不同個體的粒線體 DNA 之間差異,智人與黑猩猩最多,智人與智人最少,智人與尼安德塔人介於期間。圖/取自 參考資料 2

帕波在 1996 年首度取得尼安德塔人的 DNA 片段,來自粒線體。他為了確認結果,邀請一位美國小女生重複實驗,驗證無誤,她就是後來也成為一方之霸的史東(Anne Stone)。比較這段長度 105 個核苷酸的片段,尼安德塔人與智人間的差異,明顯超過智人與智人。

然而,粒線體只有 16500 個核苷酸,絕大部分遺傳訊息其實藏在細胞核的染色體中。想認識尼安德塔人的遺傳全貌,非得重現細胞核的基因組。

可是一個細胞內有數百套粒線體,只有 2 套基因組,因此粒線體 DNA 的含量為細胞核數百倍;而且染色體合計超過 30 億個核苷酸,數量無比龐大。可以說,細胞核基因組可供取材的 DNA 量少,需要復原的訊息又多,比粒線體更難好幾個次元。

方法學與時俱進:從 PCR 到次世代定序

一開始,帕波與合作者使用 PCR,但是帕波知道這是死路一條。取樣 DNA 會破壞材料,尼安德塔人的化石有限;PCR 一次又只能復原幾百核苷酸,要完成 30 億的目標遙遙無期。

帕波持續努力克服難關。2000 年人類基因組首度問世,採取「霰彈槍」定序法,大幅提升效率;也就是將 DNA 序列都打碎,一次定序一大堆片段,再由電腦程式拼湊。帕波因此和 454 生命科學公司合作,改用新的次世代定序法,偵測化石中的古代 DNA。2006 年發表的論文可謂里程碑,報告次世代定序得知的 100 萬個尼安德塔人核苷酸,足以進行一些基因體學的分析。

帕波當時在美國的合作者魯賓(Edward Rubin)持續使用 PCR,雙方分歧愈來愈大,終於分道揚鑣。所以很可惜地,2010 年尼安德塔人基因組論文發表時,魯賓沒有參與到最後。這是人類史上第一次,取得滅絕生物大致完整的基因組,也是帕波獲頒諾貝爾獎的直接理由。

帕波戰隊。圖/取自 The Neandertal Genome Project

鐵證:尼安德塔人與智人有過遺傳交流

這份拼湊多位尼安德塔人的基因組,儘管品質不佳,卻足以解答一個問題:尼安德塔人與智人有過混血嗎?答案是有,卻和本來想的不一樣。尼安德塔人沒有長居非洲,主要住在歐洲、西南亞、中亞,也就是歐亞大陸的西部。假如與智人有過混血,歐洲人應該最明顯。結果並非如此。

帕波的組隊能力無與倫比,他廣邀各領域的菁英參與計畫,不只取得 DNA 資料,也陸續研發許多分析資料的手法,其中以哈佛大學的瑞克(David Reich)最出名。

分析得知,非洲以外,歐洲、東亞、大洋洲的人,基因組都有 1% 到 4% 能追溯到尼安德塔人(後來修正為 2% 左右)。所以雙方傳承至今的混血,發生在智人離開非洲以後,又向各地分家以前;並非尼安德塔人主要活動的歐洲。

首度由 DNA 定義古代新人類:丹尼索瓦人

復原古代基因組的工作相當困難,不過引進次世代定序後,從不可能的任務降級為難題,尼安德塔人重出江湖變成時間問題。出乎意料,同樣在 2010 年,帕波戰隊又發表另外 2 篇論文,描述一種前所未知的古人類:丹尼索瓦人(Denisovan)。不是藉由化石,而是首度由 DNA 得知新的古代人種。

根據細胞核基因組,尼安德塔人、丹尼索瓦人的親戚關係最近,智人比較遠,三群人類間有過多次遺傳交流。圖/取自 參考資料 1

丹尼索瓦人得名於出土化石的遺址(地名來自古時候當地隱士的名字),位於西伯利亞南部的阿爾泰地區,算是中亞。帕波對這兒並不陌生,之前俄羅斯科學家在這裡發現過尼安德塔人化石,而且由於乾燥與寒冷,預計化石中的古代 DNA 保存狀況應該不錯。

帕波戰隊對丹尼索瓦洞穴中的一件小指碎骨定序,首先拼裝出粒線體,驚訝地察覺到這不是智人,卻也不是尼安德塔人,接下來的細胞核基因組重複證實此事。它們變成前後 2 篇論文,帕波出名的不喜歡物種爭論,不使用學名,所以直稱其為「丹尼索瓦人」。

還有幾顆丹尼索瓦洞穴出土的牙齒也尋獲粒線體,而且這些臼齒特別大,型態前所未見。奇妙的是,丹尼索瓦人粒線體、基因組的遺傳史不一樣;和智人、尼安德塔人相比,尼安德塔人的粒線體比較接近智人,細胞核基因組卻比較接近丹尼索瓦人。

這反映古代人類群體間的遺傳交流相當複雜,不只是智人、尼安德塔人,也不只有過一次。後來又在丹尼索瓦洞穴發現一位爸爸是丹尼索瓦人、媽媽是尼安德塔人的混血少女,更是支持不同人群遺傳交流的直接證據。

遠觀丹尼索瓦洞穴。圖/取自論文〈Age estimates for hominin fossils and the onset of the Upper Palaeolithic at Denisova Cave〉的 Supplementary information

回溯分歧又交織的人類演化史

重現第一個尼安德塔人基因組後,帕波戰隊持續改進定序與分析的技術,也獲得更多樣本,深入不同族群的分家年代、彼此間的混血比例等問題,新知識不斷推陳出新。

丹尼索瓦人方面,如今仍無法確認他們的活動範圍,不過很可能是歐亞大陸偏東部的廣大地區。一如尼安德塔人,丹尼索瓦人也與智人有過遺傳交流。

最初估計某些大洋洲人配備 4% 到 6% 的丹尼索瓦人血緣,後來修正為 2% 左右(不同方法估計的結果不一樣,總之和尼安德塔血緣差不多)。不同智人具備丹尼索瓦 DNA 的比例差異頗大,某些大洋洲人之外,東亞族群也具備些許,歐亞大陸西部的人卻幾乎沒有。

到帕波獲得諾貝爾獎為止,古代 DNA 最早的紀錄是超過一百萬年的西伯利亞古代象。圖/最早古代 DNA,超過一百萬年的西伯利亞象

至今年代最古早的人類 DNA,來自西班牙的胡瑟裂谷(Sima de los Huesos),距今 43 萬年左右(最早的是超過一百萬年的古代象,由受到帕波啟發的其餘團隊發表)。根據 DNA 特徵,胡瑟裂谷人的細胞核基因組更接近尼安德塔人,可以視作初期的尼安德塔人族群。然而,他們的粒線體卻更像丹尼索瓦人。

帕波開發的研究方法,不只針對消逝的智人近親,也能用於古代智人與其他生物,累積一批數萬年前智人的基因組。釐清近期的混血事件外,還能探討不同人群當初分家的時期。估計尼安德塔人、丹尼索瓦人約在 40 多萬年前分家,他們和智人的共同祖先,又能追溯到距今 50 到 80 萬年的範圍。

智人何以為智人?遠古血脈的傳承,磨合,新適應

消逝幾萬年的尼安德塔人、丹尼索瓦人,皆為智人的極近親。由於數萬年前的遺傳交流,仍有一部分近親血脈流傳於智人的體內。這些血脈經過數萬年,早已融入成為我們的一部分。

人,人,人,人呀。圖/取自 參考資料 2

智人的某些基因與基因調控,受到遠古混血影響。最出名的案例,莫過於青藏高原族群(圖博人或藏人)的 EPAS1 基因繼承自丹尼索瓦人,比智人版本的基因更有利於適應缺氧。另外也觀察到許多案例,與免疫、代謝等功能有關。

近年 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)席捲世界,觀察到感染者的症狀輕重受到遺傳差異影響;其中至少兩處 DNA 片段,一處會增加、另一處降低住院的機率,都可以追溯到尼安德塔人的遠古混血。

非洲外每個人都有 1% 到 2% 血緣來自尼安德塔人,不同人遺傳到的片段不一樣。將不同智人個體的片段拼起來,大概能湊出 40% 尼安德塔人基因組(不同算法有不同結果),也就是說,當初進入智人族群的尼安德塔 DNA 變異,不少已經失傳。

失傳可能是機率問題,某一段 DNA 剛好沒有智人繼承。但是也可能是由於尼安德塔 DNA 變異,對智人有害或是遺傳不相容,而被天擇淘汰。遺傳重組之故,智人基因組上每個位置,繼承到尼安德塔變異的機率應該差不多;可是相比於體染色體,X 染色體的比例卻明顯偏低;這意謂智人的 X 染色體,不適合換上尼安德塔版本。

例如 2022 年發表的論文,比較 TKTL1 基因上的差異對智人、尼安德塔人神經發育的影響。圖/取自〈Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neanderthals

智人之所以異於非人者幾希?藉由比較智人的極近親尼安德塔人,能深入思考這個大哉問。是哪些遺傳改變讓智人誕生,後來又衍生出什麼不可取代的遺傳特色?另一方面也能反思,某些我們以為專屬智人的特色,其實並非智人的專利。

分析遺傳序列,畢竟只是鍵盤辦案,一向雄心壯志的帕波,當然想要更進一步解答疑惑。比方說,尼安德塔人、智人間某處 DNA 差異對神經發育有什麼影響?體外培養細胞、模擬器官發育的新穎技術,如今也被帕波引進人類演化學的領域。

瑞典與愛沙尼亞之子,德國製造,替人類做出卓越貢獻的人

回顧完帕波到得獎時的精彩成就,他的工作與生理或醫學有哪些關係,各位讀者可以自行判斷。我還是覺得沒什麼直接關係,如遠古混血影響病毒感染的重症機率這種事,那些 DNA 變異最初是否源自尼安德塔人,其實無關緊要。不過多少還是有些影響,像是為了研究古代基因組而研發出的基因體學分析方法,應該也能用於生醫領域。

《尋找失落的基因組》台灣翻譯本。

帕波 2014 年時發表回憶錄《尋找失落的基因組》,自爆許多內幕。台灣的翻譯出過兩版,可惜目前絕版了。我在 2015 年、2019 年各寫過一篇介紹。書中有許多值得玩味之處,不同讀者會看到不同重點,有興趣可以找來閱讀,看看有什麼啟發。

主題是諾貝爾獎就不能不提,帕波得獎也讓諾貝爾新添一組父子檔,他的爸爸伯格斯特龍(Sune Karl Bergström)是 1982 年生理或醫學獎得主。為什麼父子不同姓?因為他是隨母姓的私生子,父子間非常不熟。

他的媽媽卡琳.帕波(Karin Pääbo)是愛沙尼亞移民瑞典的化學家,2007 年去世前曾在訪問提及,她兒子在 13、14 歲時從埃及旅遊回來,對科學產生興趣。帕波獲頒諾貝爾獎後受訪提到,可惜媽媽已經去世,無法與她分享榮耀。移民異國討生活的單親媽媽,能夠養育出得到諾貝爾獎的兒子,也可謂偉大成就。

人類演化的議題弘大淵博,但是究其根本,依然要回歸到一代一代的傳承。每個人都無比渺小,卻也是全人類中的一份子,親身參與其中。諾貝爾生理或醫學獎 2022 年的頒獎選擇,乍看突兀,仔細思索卻頗有深意。帕波的研究也許很不生理或醫學,卻再度強化諾貝爾奬設立的精神:「獎勵替人類做出卓越貢獻的人」。

  • 帕波得獎後接受電話訪問:

延伸閱讀

參考資料

  1. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  2. Advanced information. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  3. Geneticist who unmasked lives of ancient humans wins medicine Nobel
  4. Ancient DNA pioneer Svante Pääbo wins Nobel Prize in Physiology or Medicine
  5. Nature 論文蒐集「Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022
  6. Estonian descendant Svante Pääbo awarded Nobel prize

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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鑑識故事系列:定罪兼診斷?!性器黑色素沉著症
胡中行_96
・2022/10/06 ・1475字 ・閱讀時間約 3 分鐘

日本警察逮捕了一名年紀約三十出頭的男性嫌犯,認為他強姦年輕女子。[1]

在嫌犯否認指控的同時,警察找到其手機裡的一支影片,內容正是記錄犯罪的行為。就一般的辦案程序而言,警方會期望從中瞭解加害人的生理特徵,例如:髮色、傷疤或刺青等,作為接下來指認身份的根據。然而,儘管其畫面包含性侵者性器的外貌,偏偏就是看不到人臉。嫌犯逮到這個天賜良機,辯稱別人闖入他家,在那裏發生性關係,並用該手機拍攝過程。總之,就是把責任撇得一乾二淨。[1]

幸好鍥而不捨的警方在無奈之餘,注意到錄像中的陰莖,有個不明顯的特徵。這讓他們想到一個好主意。[1]

沒有臉龐的性交畫面,成為指認當事人的挑戰。圖/喜多川歌麿〈歌枕〉(1788;Public Domain)

警方把手機影片中陰莖畫面的截圖和嫌犯下體的照片,帶去日本自治醫科大學附屬埼玉醫療中心(自治医科大学附属さいたま医療センター)的法醫部門。他們請教皮膚科醫師,該陰莖上的色素沉著(pigmentation),是否能夠證明性侵者的身份。醫師觀察到嫌犯的陰莖,有輪廓不規則的零星斑點,呈現濃淡不一的灰黑色,並在接近龜頭處顏色較深。根據嫌犯本人的說法,那些不痛不癢的色斑從青春期就存在。於是,皮膚科醫師以此做出診斷,並針對案件證據以及嫌犯的健康,提供專業意見。[1]

左邊是手機影像截圖;右邊則為嫌犯的陰莖照片。圖/參考資料1,Figure 1(CC BY 4.0)

首先,嫌犯應該患有性器黑色素沉著症(genital melanosis)。這種變異在皮膚科的病人中,僅佔 0.01% 左右。[1, 2]不過,因為除了皮膚顏色改變,沒有其他症狀,以致容易被患者忽略,所以真實的盛行率或許更高。有如此罕見的病徵與錄像吻合,皮膚科醫師當然非常肯定這是足以定罪的重要證據。[1]

其次,雖然性器黑色素沉著症是良性的,但在此皮膚科醫師並沒有取得切片,做更深入的檢查,所以無法排除黑色素瘤(melanoma)的可能性。此外,在生殖器惡性腫瘤裡,有 8 – 10% 為性器黑色素瘤,是第二常見的性器癌症。就算嫌犯陰莖上的僅是黑色素沉著症,這類患者中 15% 的人,在身體的其他部位,也會出現黑色素瘤。換句話說,他罹癌的機率比一般人高。[1]

黑色素瘤有口訣為 ABCDE 的五大徵兆:形狀不對稱(asymmetrical)、邊緣不規則(border)、顏色不均勻(colour)、尺寸比豆子大(diameter),還有持續變化(evolving)。[3]從皮膚科醫師的描述,以及嫌犯陰莖的照片,可知他的情形明顯符合上述徵兆中的幾項。即使沒有任何不適,為了以防萬一,也早該去醫院諮詢。

最後,在皮膚科醫師斬釘截鐵的證詞,以及令人魂飛膽喪的罹癌風險下,焦慮至極的嫌犯終於俯首認罪,而且同意去皮膚科做更進一步的檢查。大功告成之後,自治醫科大學附屬埼玉醫療中心的團隊,把此案寫成論文拿去投稿,登載於 2021 年的《鑑識科學、醫學與病理學》(Forensic Science, Medicine, and Pathology)期刊上,並在結論中強調整合皮膚科理論與刑事鑑定的重要性。[1]

 

延伸閱讀

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參考資料

  1. Yamada A, Demitsu T, Umemoto N, et al. (2021) ‘Video image of genital melanosis provides strong evidence to support identification of a sexual offender’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, 510–512.
  2. Haugh AM, Merkel EA, Zhang B, et al. (2016) ‘A clinical, histologic, and follow-up study of genital melanosis in men and women’. Journal of American Academy of Dermatology, 76 (5): 836-840.
  3. What Are the Symptoms of Skin Cancer?’ (18 APR 2022) U.S. Centers for Disease Control and Prevention.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。