0

2
0

文字

分享

0
2
0

積跬步以至千里:用專業為人類前進奠基的研究者們──2018 唐獎得主演講紀錄

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2018/11/15 ・6477字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 598 ・九年級

本文由《唐獎教育基金會》委託,泛科學與法律白話文運動企劃執行

  • 文/文詠萱 文字編輯/翁郁涵
圖/唐獎基金會提供

9 月 22 日,2018 年唐獎得獎者齊聚台北,一同帶來整日的精采演說。由法治獎開始,漢學獎結束,得主們從各自的專精領域提出增進學術研究及人類社會發展的建議,以及多年研究的成果分享。

他們為青年學者指路,也為世人留下學習典範,有匪君子,終不可諼。

法治政府要如何守護公民權益?──法治獎約瑟夫.拉茲(Joseph Raz)

相較法治實務工作,拉茲著重在法治學理面的探討,是原創性的法學研究者。本次演講他以〈法自身之品性〉為題,分別就「法治與法的角色」、「法治的根本重要性」兩大主題闡述自身法治看法與建議。對於法治所蘊含之諸多原則,有詳盡且具體的說明。

圖/唐獎基金會提供

政府要依法而治,意味法律必須有「清楚」、「安定」、「公開」、「普遍使用的規則與標準」、「不溯及既往」等特性,並且在保有以上特性的前提下,確實保障公民的權益。拉茲認為,法治的目的是為了避免專制政府,而政府是否恣意妄為,正是取決於是否守護了被治理者之權益

需要注意的一點是:「法治本身無法決定政府是否成功」,拉茲說道。固然,法治可限制政府權力,但它也同時以「權威」角色存於現代社會,因此也需公民的理性思考與批判,甚或是反動等更多的方式檢驗,促使其進步。

此外,全球文化經濟因法治得以交流,卻不代表它須放諸四海皆相同。法治可以因地區、國家、自治組織而定,只是不可為特定文化的展現,而要以自身的中立性,使交流暢通、利益對等,建立各方多元發展的共同基礎。

法治的確是現代社會秩序的重要依據,但法治能否落實,須有相應條件配合,並在不斷的變動中審視、調整自身,適切地為政府、為人民所用。因為法治最重要的是:做公民權益的守護者。

被忽略的一小步,成為癌症發病機制研究的一大步──生技醫藥獎東尼.杭特(Tony Hunter)

今年以癌症研究為核心的生技醫藥獎,由得獎者之一;同時也是本次得獎研究的理論奠基者東尼.杭特,為生技醫藥演講打頭陣。

圖/唐獎基金會提供

世上許多重要的研究,都來自意外的發現,杭特的酪胺酸激酶研究就是一個例子。在研究蛋白質磷酸化的過程中,因為未調配新的電泳緩衝液、緩衝液酸鹼值下降,無意間發現了當時並不為人所知的「酪胺酸磷酸化」的現象。演講中,杭特分享了從 1979 年發表論文至今的種種研究,讓人一探他 30 多年來的豐碩成果。

酪胺酸激酶作為細胞的訊息傳遞者角色,若出現異常,便會連帶使得細胞產生異常的生理行為。最初杭特發現,多瘤病毒致癌的關鍵蛋白,就是酪胺酸激酶;因此失控的酪胺酸磷酸化機制,可能是癌症起源的關鍵之一,而後來的研究也進一步證實了「胺酸激酶的異常確實與許多癌症的發有關。

這項研究讓學界對癌症發病機制的認識大幅提升,也成了現今標靶藥物研發的濫觴,對癌症醫療影響深遠。以此為基礎,後人投入了分離酪胺酸激酶的研究,如今已找到了約 90 種的酪胺酸激酶。演講最後,杭特說接下來他將投入胰臟癌研究,因為這種癌症往往在晚期才被檢測出來,希望透過之前對發病機制的經驗,找到更有效的治療方式。

百年前是絕症的傳染病在今日已可以治癒,相信百年之內,癌症治療也將突飛猛進──生技醫藥獎布萊恩.德魯克爾(Brian Druker)

另一位生技醫藥獎得主德魯克爾,在 1990 年代結合了杭特的發病機制研究,提出構想希望製造出小分子以抑制異常活化的酪胺酸激酶,從而治療慢性骨髓性白血病(CML)。於是,第一代標靶藥物伊馬替尼(imatinib),商品名「基利克®」(Gleevec®) 誕生了。

圖/唐獎基金會提供

若人體骨髓造血細胞出現了染色體易位(chromosome translocation),便會使細胞開始製造 BCR/ABL 基因嵌合蛋白──一種異常的酪胺酸激酶,導致白血球異常增生,這是慢性骨髓性白血病(CML)的發病機制。儘管這個疾病在 1845 年就被記載,直到 1980 年代才真正了解前述的發病機制。演講中,德魯克爾介紹了慢性骨髓性白血病自 1845 年開始的研究歷程,以及自己從 90 年代起與眾多研究者共同開發標靶藥物的過程、研究發現。

伊馬替尼研發後成為美國 FDA 第一個核准的酪胺酸激酶小分子抑制劑,時至今日,德魯克爾的病患五年存活率已超過 90% 以上。在病患中有 60% 的復發是因為激酶的突變,但是若在癌症早期即開始服藥,復發率則極低,後續更研發出第二代、第三代的標靶藥物。

德魯克爾強調,目前的標靶癌症療法還在發展初期。未來希望能配合檢驗分析病患腫瘤細胞與周圍組織檢體,讓醫師做出最快的治療判斷,甚至更進一步將相關研究應用於預防與早期的診斷,成為癌症醫療的核心防線,增加病患存活率。

最後,他十分有信心的說道:「百年前是絕症的傳染病,在今日已可以治癒,相信百年之內,癌症治療也將突飛猛進。」

二十年磨一劍:讓單株抗體從飽受質疑到核准認可的艱辛成就──生技醫藥獎約翰.曼德森(John Mendelsohn)代表人洪明奇院士

美國 FDA 核准的癌症藥物,三種就有一種就是來自美國安德森癌症中心(MD Anderson Cancer Center),可見其對於癌症藥物發展的重要性。而安德森癌症中心有此成就,約翰.曼德森貢獻良多。生技醫藥獎演講最後,由中研院院士洪明奇,代表曼德森教授──另一位在癌症物研發領域居功甚偉的生技醫藥獎得主,介紹其多年來的研究與成果。

圖/唐獎基金會提供

1980 年曼德森與佐藤醫生提出假設,推測抑制 EGF 受體(EGFR)有可能成為抗癌的有效方法,並進一步開發單株抗體作為酪胺酸激酶抑制劑。

發展至今,單株抗體是研究藥物相當有效的方式,而且不僅限於治療癌症還包含很多其他的疾病。諷刺的是,當時大部分的人都懷疑單株抗體做為藥物的可能性,他們的假說因此被科學界輕視,甚至沒有人願意補助他們經費。之後曼德森與佐藤醫生的研發藥物 C225 單株抗體製劑,從發現到 FDA 核准,更用了整整 20 年的時間。

多虧他們的鍥而不捨,才有了現今用於大腸癌和頭頸癌的標靶治療、市面上稱之 Erbitux® 的抗癌藥物;後續也有更多研發跟進,讓應用單株抗體的藥物研發更為廣泛。洪明奇說,單株抗體能從飽受質疑走到被接納、應用,除了曼德森與佐藤醫生,整個科學界都付出了相當多心力。

癌症藥物研究不易,在抗癌的未竟之途上,有他們堅持,才有更多的可能戰勝病魔。

要給年輕研究者好工具、好方法來面對氣候變遷,並以科學態度、科學方法來改變世界──永續發展獎詹姆士.漢森(James E. Hansen)

如今,全球暖化是人盡皆知的事實,從學界到常民也都開始正視此一議題。而將此議題的迫切性帶入世人心中的功臣,便是 30 年前意識到人為溫室效應影響的漢森教授團隊。

圖/唐獎基金會提供

漢森說,過多二氧化碳和溫室氣體就像將棉被蓋在地球上,造成進入地球的能量遠多於散出的能量,讓地球能量失衡。漢森的研究團隊花了多年時間,透過分布全球的 3000 多支觀測器,監測海洋熱含量來了解地球暖化現象。結果發現,地球的熱含量變化正在失控中,能量正在急速增加,特別在淺海地區增加程度最明顯,目前估計地球每天增加的能量,約等於每年每天引爆 50 萬顆廣島原子彈(約一億八千萬顆)所產生的能量

1981 年漢森發表的論文指出,未來地球變暖的情況很可能會超過正常的變動範圍,冰層更會因為地球暖化融化,造成海平面上升,從而引發一連串的連鎖反應。這樣的研究結果,使他更加致力於讓世人理解溫室效應影響的嚴重性,同時他也發現地球能量急速上升的時期,發生在太陽活動極小期,與當時有些科學家認為,地球能量異常是因太陽造成的看法有所出入,於是提出了「地球氣候變遷與人類使用化石燃料有關」的觀點。

30 多年過去了,人類行為產生越來越多的二氧化碳,讓全球暖化持續加重,而當年漢森論文中的論述一一成真了。漢森表示,使用核能可以將人類活動碳排放降至近於零,但因為大眾對於核能的恐懼,讓核能發電研究極度緩慢。漢森強調他並非支持特定發電方式,而是為了完成零碳排放的理想,希望能有更多火力發電以外的技術,取代大量碳排放的發電方法。在零碳排放發電方法未臻完善前,在碳排放大國施行碳費制度,將燃燒化石燃料所產生的氣候變遷、生態破壞與健康影響等外部成本計算進碳費,向使用化石燃料的企業收取,並將收取的碳費直接回饋給社會大眾。透過不斷提高的碳費,抑制化石燃料的使用,是漢森認為目前較理想的解決方法。

人類活動帶來的壓力將使  20~50% 的物種滅絕,而海洋暖化已造成每年至少一種珊瑚礁消失的不可逆傷害,節能減碳不能只是口號,必須立即採取行動

氣候變遷的情況已經到燃眉之急,每個人都要採取行動──永續發展獎維拉布哈德蘭.拉馬納森(Veerabhadran Ramanathan)

同樣研究全球暖化現象的拉馬納森,發現除了二氧化碳,水氣、氟氯碳化物等也都是造成溫室效應物質,因此將其研究鎖定在「非二氧化碳」的溫室氣體研究。演講中,拉馬納森告訴觀眾,溫室效應不只比想像中嚴重,溫室效應的肇因也比想像中多更多。

圖/唐獎基金會提供

他與其研究團隊利用無人飛機,測量太陽照射地球能量與反射出去的能量,分析資料後發現氟氯碳化物亦為溫室氣體。拉馬納森將大氣層比喻為一件毯子,而這件毯子有厚有薄的地方,地球上的輻射會在薄的地方散熱至宇宙,而氟氯碳化物就是在這些薄大氣阻擋輻射排放的物質。

拉馬納森表示,看似無害的水氣,因為能造成空氣溫度上升,所以空氣凝水增加,也會增加極端氣候發生的可能性。在他的研究中更發現「非氣體但也會造成溫室效應」的物質──大氣黑碳(也就是大眾很熟悉的 PM10、PM2.5 )。物質燃燒不完全,煤炭煮飯、工業廢氣等都有可能產生大氣黑碳,更令他擔憂的是,大氣黑碳的在某些地區的排放量相當大,甚至可能超過二氧化碳。

當前暖化另一個嚴重迫切的問題是,當南北極的冰層因為融化露出深色土地,將加速南北極吸熱,無異於火上加油。他還表示,若能將 2050 年全球暖化的溫度控制在攝氏 1.5 度,即可減少 17 億人因熱浪死亡、極端雨量也可減少三分之一,2 億 5000 萬人則免於乾旱造成的死亡。

對於減緩全球暖化速度,拉馬納森提出了建議,與其針對化學生命週期長的二氧化碳(二氧化碳的生命週期長達數百年),如能先致力於減少化學生命週期短的黑碳粒子、氟氯碳化物等排放,降低生活中使用煤炭取暖、烹飪等行為,理論上可較快見效。除了碳之外,牲畜排泄物裡的大量甲烷,也亟待開發更先進的技術去處理。另外,拉馬納森籌組了專家團隊,其中包含物理學家、人文學家、工程學家等,共同對抗全球暖化,並利用經濟誘因來降低碳排放。

「氣候變遷的情況已經到燃眉之急,我們不能再坐以待斃,政府必須拿出政策來,每個人都要採取行動。」拉馬納森最後鄭重的呼籲所有人。

漢學視域與國學視域應相輔相成,文學研究也應突破領域限制──漢學獎宇文所安(Stephen Owen)

14 歲時在圖書館邂逅中國詩歌,讓後來的宇文所安開啟了用創新視角研究中國文學的學者生涯。相較於母語為中文的人,宇文少了自然形成的文化底蘊,但也因為身處不同文化環境,讓他在詮釋中國詩歌時,免去不少文化包袱。

圖/唐獎基金會提供

呼應演講主題「文章裡的意義:胸中之竹與腹中之竹」,宇文現場解析蘇軾的〈文與可畫篔簹谷偃竹記〉,從三位文人之間的議論,探討當時文人的美學、哲學觀,更加入當時的社會背景探討,讓紙上的「畫竹」成為窺見的時代思想的媒介。他表示,在文人治國的宋代,知識分子的價值觀,也代表著很大一部分的社會價值。

另外他也由畫竹延伸到《莊子輪扁》,宇文說,莊子散文內容常與生死有關,卻透過寓言、議論交替的方式,平衡議題的輕重,使文章不過於生硬,造就莊子獨特的語言風格:時而飄渺;時而言之有「道」。再回到主題,蘇氏兄弟與文同對於〈輪扁〉一文的認知接受,也是我們後人在解析蘇軾〈文與可畫篔簹谷偃竹記〉的重要參考。宇文認為,不同文本之間的解讀、比較,除了從彼此互文的地方下功夫,更要有「作者為何如此寫作」的問題意識。

交通與社會分工是唐宋經濟、社會整合的關鍵改革力量────漢學獎斯波義信

本日最後一位演講者──漢學獎得主斯波義信,專長中國文化社會史。這場演講中,他向聽眾分享了他對中國史上商人地位的了解,談及他們地位的變化,他們如何改變其時的政治體系,如何影響國家發展方向。斯波尤其強調社會發展最為蓬勃活潑唐宋時期。

圖/唐獎基金會提供

他以史料與實證的態度,分就交通變化、社會分工、社會移動和都市化研究中國商人的地位。他從《管子》士農工商四民之說談起,分析社會分工與封建體系的相互頡頏,以及由世襲促成的專業分工家族制對社會的影響。

斯波接著提到,中土運河的快速發展讓商業行為得以拓展到更遠的疆界,並大幅縮短貨運時間、成本,使更多商品有機會送往較遠的地區,增加彼此交流。此外,水運貿易讓專業市鎮興起,地域特產商號藉由獨佔市場累積大量財富,連帶也改變了當地經濟活動樣貌,更因南北資源不均,讓整體經濟呈現傾斜狀態,使南北政治勢力產生變化

但是改變並非完全由商人單向帶動。斯波最後提到,唐宋之所以成功,是因為國家順勢結合官營事業與民間商業勢力,補強財政、稅收,甚至軍事費用,從而也提升了國家資源的整合與運用效率。這是過去官僚制持續強化的歷史上,由民間力量帶動,因經濟改善政治的特別成功的史例。

本文由《唐獎教育基金會》委託,泛科學與法律白話文運動企劃執行

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
184 篇文章 ・ 293 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

2
0

文字

分享

0
2
0
氣候變遷讓缺水、淹水更嚴重,臺灣做好準備了嗎?——專訪水利署賴建信署長
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/31 ・3262字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 經濟部水利署 委託,泛科學企劃執行。

「30年後,我們將面對更嚴峻的缺水考驗。」水利署署長賴建信接受我們採訪時坦承地說。

水利署署長賴建信

近年,全臺西部地區都曾遇過「供五停二」的停水措施,,缺水問題更早已是全球問題。根據 2021 年發表在 Nature Communication 上的論文,2016 年全球有 9.33 億的城市人口面臨缺水問題,約為總人口的 12 %;依據過往趨勢推測,至 2050 年,全球將有 16.93-23.73 億的城市人口面臨缺水問題,相當於 2050 年總人口的 17%-24%。

為什麼全球缺水問題會如此嚴重呢?賴建信署長認為首要是「氣候變遷」改變了降雨強度與頻率,並舉生活中的經驗來說明氣候變遷:

「生活在臺灣地區的我們,會感覺到最近好像很久都不會下雨,然後不下雨的時候很熱,但一下雨,雨滴大到打在身上都會痛。」而近期紐約暴雨造成地鐵淹水癱瘓,也是氣候變遷造成的。

氣候變遷讓降雨更加極端

賴署長說:「可以說以後的降雨會非常集中在特定某幾天。就像剛剛講的,就是突然暴雨,然後接下來一個大乾旱。 」

無論是缺水還是淹水,氣候變遷造成的影響都不容忽視,賴署長表示,不只是降雨頻率會更低,降雨地區也會更加不平均,降雨的強度也會有所提升。

依照聯合國政府間氣候變化專門委員會最糟糕的預測(SSP5-8.5),到了這個世紀中,臺灣暴雨強度會比世紀初提升 20%,世紀末會提升 40%,即便是最優預測(SSP1-2.6),也會在世紀中提升 15.7%。

據上所述,氣候變遷讓全人類無法迴避「降雨不均造成的地區性缺水」,以及「降雨強度提升造成的地區性水災」這兩個問題。雖然個人、企業與政府都為了減緩氣候變遷有所作為,但賴署長也表示,我們該「從科學擁抱殘酷現實,對未來做最壞打算」。

簡單來說,若所有締約國都遵守聯合國氣候變遷大會(COP)的決議完成減碳工作,那氣候變遷也只是不再加劇,並不會立刻恢復到過去的型態,而只要有其中幾項沒有達成,那全世界就得面對更嚴峻的情況。

回到開頭賴署長所說的 30 年,我們還有時間做好基礎建設,降低氣候變遷對人民造成的影響。「從2016年開始,我們就思考這些問題,思考說臺灣未來面對的自然環境,我們應該如何因應、構築一個怎麼樣的未來。所以當時我們就開始思考包括區域調度、多元水源等相關計畫。」

賴署長提到的「區域調度」相關計畫,即是目前正在進行的「珍珠串計畫」。

地區性缺水解決方案—「珍珠串計畫」

「珍珠串計畫」預計把台灣西部像珍珠一樣珍貴的水源,用聯通管線串聯起來,讓珍貴的水資源可以妥為應用。

臺灣降雨時間和空間差異極大,桃園至屏東等西部地區,在 5 月至 10 月是豐水期,11 月到隔年 4 月是枯水期,然而北北基與宜蘭等東北地區,卻是完全相反,10 月至隔年 4 月有東北季風帶來的豐沛雨量,此時若能將東北地區的水調度至西部地區,將能緩解西部地區缺水。而未來面對更加極端的降雨情況,也能提供一定的支援。

珍珠串計畫的聯通管線預計將在 2028 年全數完成,而在 2021 年旱災中搶先開通的「桃園—新竹備援管線」,從桃園每日調度 20 萬噸的水給新竹,在旱災期間總計調度 2300 萬噸,約是 0.6 座寶山第二水庫的蓄水量,不僅讓新竹地區免於限水所苦,也讓新竹科學園區的科技業能維持生產。

寶山第二水庫。圖/Wikipedia

不僅管線串聯,更要開創「多元水源」

有了聯通管串聯,就能解決缺水問題嗎?賴署長給出否定答案:「如果只有一種供水方式,突然有意外就完了。當然要有多股水源,多條管線。」

過往開發新水源,直覺想到的是蓋水庫,不過蓋水庫不僅要謹慎評估該地是否有充足水源,考慮安全性及經濟性是否合理,更要謹慎評估對環境生態的影響,通常一座水庫從規劃到興建完成,需耗時數十年的時間。

為了因應氣候變遷與逐步增加的用水量,水利署目前已朝「多元水源」的方式來尋找新水源,像是南化與寶山第二水庫藉由「溢流堰加高」擴增蓄水量,臺中水楠經貿園區淨化污水再利用的「再生水」,以及以及高屏溪的「伏流水」與新竹的「海淡水」,這些多元水源將與水庫水、川流水及地下水等傳統水源共同支撐起全臺用水。

此外,水利署也正想辦法讓洪水資源化,臺灣山高水急,大雨過後的洪水大部分都流向大海,只有少部分可被水庫收集,像是「河槽人工湖」就能增加收集水量,來供應日常使用,或補注超抽的地下水。

地區性強降雨解決方案—從「不淹水」轉變為「耐災韌性」

受氣候變遷影響,近年臺灣短延時強降雨頻率提高,低窪地區或排水系統也時常發生淹水,顯現目前臺灣防洪工程的不足。

過去臺灣由於預算有限,治水策略多以建護岸、堤防或下水道為主,然而這種作法有其極限,即便已完成防洪工程的區域,也未必能面對未來極端降雨的情況,為此,水利署改變過往治水策略,從「不淹水」轉變為「耐災韌性、與水共生」,而在多年來中央與地方政府的聯合推動下,各地開始邁向「逕流分攤」的方式來治理水患。

「逕流」是指下雨時地表土壤無法吸收的水份,在地表形成的水流。「逕流分攤」是在淹水較為嚴重的河段,於新建(或改建)公共設施時,以不妨礙設施功能,建設洪水期間可收集逕流的滯洪池。此外,為提升土地耐淹能力,「出流管制」政策也要求開發單位,必須提升建築物的透水、保水與滯洪能力。

以日本東京鶴見川為例,由於東京市的發展,導致土地保水、滲透能力降低,洪水尖峰流量增加,更容易發生淹水。為此日本將橫濱日產體育館建置成兼具滯洪功能的公共設施,來應對鶴見川的洪峰流量,館場下方的滯洪池高度高達五公尺,平日則作為停車場使用。

橫濱日產體育館。圖/Wikipedia

「我們希望所有的土地都能更有效地利用,例如我們學校的操場,如果下面是一個蓄水池,那大雨下來是不是就不容易淹水了?」賴署長表示,近期開工的鹿港洛津國小的地下停車場兼滯洪池工程,正是「逕流分攤」的案例。

風暴將至,我們能做好準備嗎?

賴署長略為嚴肅地說:「我不期待氣候型態會回到 30 年前。」並重提了在 IPCC 的最優預測(SSP1-2.6)下,臺灣仍必須在 2050 年面對暴雨強度提高 15.7% 的情況。

無論我們怎麼做,風暴已確定到來,那麼我們能事先做好準備嗎?賴署長說:「我認為我們能做到的,是使用適當的方法趨吉避凶。」隨著科學進步,模擬變得越來越精準,但終究還是預測,存在不確定性,雖然 2050 年最優預測是暴雨強度提高 15.7%,但上限呢?真的就只有前面提到的 20% 嗎?賴署長提醒我們要面對氣候變遷的現實,並在面臨風暴來臨之前做好準備,這個準備不只要能面對預估強度,更要有足夠的韌性,來面對超越預期的情況。

最後,賴署長說:「每個巨大的改變,一定是從一個微小的生活習慣,比如說開始固定運動,或是固定減少能源浪費。」也許現在看來微不足道的小動作,都將是未來的「重要一步」,就像蝴蝶效應一樣。

相信科學數據,擁抱不確定性,積極做出因應,這不僅是賴署長個人的想法,也是水利署全體的信念,唯有如此,才能在超乎預期的「風暴」來臨之前,做出最好的選擇。

參考文獻

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
184 篇文章 ・ 293 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
1

文字

分享

0
1
1
對腫瘤最終兵器!癌症療法新選擇,基改溶瘤病毒為何備受期待?
PanSci_96
・2023/09/04 ・5575字 ・閱讀時間約 11 分鐘

我們先前詳細介紹過用細菌以毒攻毒對付癌細胞的新進展,另一種我們也很熟悉但是避之惟恐不及的微生物,現在居然也華麗轉身,成了抗癌新利器,那就是——病毒。

科學家已經製造出基因改造病毒,注射到癌症患者體內,讓病毒感染癌細胞,把惡性腫瘤像一坨冰淇淋般溶化。這些超微型對癌必殺兵器是怎麼打造出來的呢?而且這樣做,就像開大門放一群餓狼進來咬老虎,難道不會害死正常細胞嗎?

能殺死癌細胞的病毒是什麼?請叫我「溶瘤病毒」!

很多病毒能感染人體,造成各種不舒服和損害,舉個例子,疱疹病毒讓人長出一片又熱又痛的水泡,腺病毒害人發燒、眼睛佈滿血絲或腹瀉。更具體地說,病毒有鑽進活細胞的特殊能力,接著搶走細胞裡面製造各種生物分子的生產線,用來組裝和複製它自己,最後一窩蜂的病毒再一起打破或鑽出細胞,繼續向四面八方擄掠燒殺。經歷過 covid-19,大家應該都很清楚了。 

從另一個角度看,病毒就像是一群強行入侵人體的超微型機器人,準確鎖定攻擊目標,把細胞的物資掠奪個精光,臨走前還從內部爆破活細胞,手段可說相當的惡劣。

然而病毒這種高效率的惡劣,就如同其他危險且糟糕的事物一樣,吸引了科學家的好奇心,激發了他們的創意,有科學家就問啦:那有沒有辦法挑選出病毒煉成新藥,去爆破癌細胞呢?打一針兇惡的病毒去獵殺狡詐的癌細胞,使腫瘤崩潰溶解,以毒攻毒,豈不是一等巧招。

而且,溶瘤病毒可以引發後續一連串針對癌細胞的免疫反應,繼續擴大戰果。也因為病毒會激發免疫反應,所以溶瘤病毒也歸類為癌症免疫治療的一種。

我們在之前介紹免疫新藥的影片,有說明過癌細胞躲過免疫系統偵查的三大詭異功夫,這邊超快速回顧一下:第一招是癌細胞把身上的識別分子減少,使自己隱形;第二招是癌細胞戴上面具假裝成好細胞,矇騙過關;第三招是強行踩下免疫細胞的剎車板,中斷免疫攻擊。

癌細胞有躲過免疫系統偵查的三大詭異功夫。圖/PanSci YouTube

溶瘤病毒的根本原理,是只要癌細胞的細胞膜表面存在著病毒的受體,病毒就能強行突破防禦、攻進細胞,無視癌細胞的第一和第二招。這就好像癌細胞耍大刀耍得虎虎生風,病毒根本不管這些,直接先給它一槍就對了。

2015 年,美國食品及藥物管理局(FDA)核准一款治療黑色素細胞瘤的 T-VEC 溶瘤病毒上市,使用的素材是第一型單純疱疹病毒(HSV-1),被視為是這個領域的里程碑。這種病毒其實我們很熟悉,它就是唇疱疹的病原體,感染後容易在嘴唇、鼻子、下巴這一帶長出一片水泡或潰瘍。

T-VEC 也是目前唯一一款世界多國普遍核可使用的溶瘤病毒。其他像是中國 2005 年核准治療鼻咽癌的 H101,或是日本 2021 年核准治療腦部惡性腫瘤的 Delytact,取得的都只有本國或少數幾個國家的許可證。

T-VEC 是目前唯一一款世界多國普遍核可使用的溶瘤病毒。圖/PanSci YouTube

病毒連續技,打得癌細胞難以招架

病毒為什麼能溶解摧毀腫瘤?大致來說,溶瘤病毒能以三連發的連續技來攻擊癌細胞。

第一擊,經過基因改造的病毒先感染癌細胞,侵入細胞內,開始繁殖,然後破壞癌細胞。這些病毒先經過人工移除掉一些致病基因,降低危險性,同時放入能增加治療效果的基因,例如常用的一種基因是顆粒單核球群落刺激生長因子,簡稱 GM-CSF,這種因子能活化和吸引更多免疫細胞來圍攻癌細胞,這個功效就和病毒的第二擊有關係。

第二擊,癌細胞死掉後散落出大量抗原和分子訊號,會吸引免疫系統的注意,將樹突細胞、T 細胞等多種免疫細胞從身體各處召喚過來。還有,病毒一進到人體,很短時間內樹突細胞就會辨識出病毒,接著釋放第一型干擾素。第一型干擾素是一種能刺激免疫系統的細胞激素,經過一連串下游反應,可以直接造成腫瘤損傷。同時,第一型干擾素也會促使 T 細胞聚集到腫瘤所在地,一起圍剿癌細胞。

接著是第三擊,病毒殺掉癌細胞以後也有機會連帶引發遠端效應(abscopal effect)。什麼是遠端效應呢?破掉的癌細胞散出抗原,身體借由這些抗原當作教材,培育出一群擁有辨識癌細胞能力的免疫細胞。這些免疫細胞順著血液循環,跑到遠方沒有感染病毒的腫瘤位置,把這些癌細胞一併消滅掉,這就叫做遠端效應,可說是「犯我免疫者,雖遠必誅」。

看到這裡,你應該會好奇,病毒會感染癌細胞,難道健康細胞就不會一同遭殃嗎?這就要回到剛剛提到的干擾素下游反應。正常情況下,第一型干擾素能啟動人體細胞內建的清除入侵病毒的機制,但是大多數癌細胞的干擾素反應路徑有缺陷,換句話說,同樣都會被病毒感染,健康細胞有能力排除掉病毒,癌細胞卻沒辦法,到最後矜不住,傷重斃命。這種效應是溶瘤病毒能瓦解腫瘤,同時減少傷害患者身體的重要關鍵。

干擾素下游反應是溶瘤病毒能瓦解腫瘤,同時減少傷害患者身體的重要關鍵。圖/PanSci YouTube

但是,可不是每種病毒經過基因改造以後,都能像魔法少女般華麗變身。天底下病毒那麼多,怎麼樣才能找到合適的病毒來改造成抗癌的超微型機器人呢?

哪些「人選之毒」能變身對癌細胞特攻兵器?

病毒萬萬種,要從裡面挑到合適的素材,簡直像大海撈針。不過,以目前的醫療技術,還是有一些路徑可循。

一般來說,基因體比較大的病毒相對於基因體小的病毒,有更大的空間能加入其他基因來修飾病毒,因此在製造過程上,大病毒比小病毒容易操作。

除此之外,DNA 病毒比較容易透過重組 DNA 的分子工程技術來改造,例如治療黑色素細胞瘤的 T-VEC 溶瘤病毒就是 DNA 病毒,改造 RNA 病毒所需的技術相對比較困難。

不過臨床上的真實需求比技術層面的考量複雜得多,像是基因體較大的病毒雖然容易操作,但是病毒的體積也大,很難通過血腦障壁。血腦障壁是一層包圍在腦部外面的緊密組織,就好像城牆一樣,是身體對腦的保護措施,只有小尺寸的物質才能通過牆上的孔隙。

大病毒過不去,小病毒卻有機會藉由一些特殊的生化機制潛入,因此想要治療腦部惡性腫瘤,或是其他血液或淋巴系統擴散到腦內落地生根的癌細胞,選擇小病毒就比較有利。

另一個臨床上的考量是,DNA 病毒雖然技術門檻相對低,但因為天然環境裡很多種 DNA 病毒容易感染人類,許多人的血液裡已經存在抗體,病毒注射進患者體內後很快被抗體中和,還來不及抵達腫瘤就沒力了。

在這種情況下,通常會考慮不把病毒輸注進靜脈血管,而是直接注射到病灶位置,避免病毒在血液循環過程中被清除。或者是,不使用 DNA 病毒,改用更容易在體內自行複製的 RNA 病毒,而且一般來說,人體帶著有效的 RNA 病毒抗體的機率比較低,就有機會減少這一類問題。

還有最關鍵的一點,就是癌細胞表面一定要有病毒的受體,病毒才能鑽進癌細胞,否則就算病毒的殺傷力再厲害,也無用武之地,所以癌細胞的種類和性質會直接決定能選擇哪些病毒來製成藥物。

最後還有一些實務上的環節要克服,像是製作、儲存、搬運到醫院和注射的過程中,病毒必須能保持穩定,不因為熱、光線、酸鹼度等因素而分解。這難度可不低啊。

這樣一關一關篩選下來,目前只有少數的病毒能滿足這些需求。根據 2023 年 1 月《Nature Reviews Clinical Oncology》和 4 月《Nature》旗下子刊《訊息傳遞與標靶治療》的回顧性文章,現在用來開發溶瘤療法的病毒有疱疹病毒、腺病毒、麻疹病毒、克沙奇病毒和水疱性口炎病毒等等。

現在用來開發溶瘤療法的病毒中,疱疹病毒和腺病毒是 DNA 病毒,麻疹、克沙奇和水疱性口炎病毒是 RNA 病毒。圖/PanSci YouTube

溶瘤病毒還要突破哪些關卡?

溶瘤病毒雖然吸引全球許多的關注,一批批科學家和企業投入大筆時間金錢往這個方向衝刺,不過,擋在前面等待突破的難關一點也不比其他癌症新療法少。

一個很骨感的現實是,雖然溶瘤病毒已經發展超過 20 年,截至 2023 年 6 月為止,各國核准的溶瘤病毒只有四款而已,可見得把病毒煉成抗癌藥這條路並不好走。

截至 2023 年 6 月,各國核准的溶瘤病毒只有四款而已。圖/PanSci YouTube

大致來說,溶瘤病毒療法需要通過三關的考驗。第一個關卡是腫瘤異質性。腫瘤來自身體細胞突變誕生的壞細胞,腫瘤在長大過程中,內部各處的細胞也會繼續發生突變和複製,因此會演變成一顆腫瘤是由一小群一小群帶有不同基因突變的癌細胞聚集起來的情況,這種現象叫做異質性。

打一針病毒瓦解了一部分腫瘤,但其他帶有不同突變的癌細胞因此訓練出抗藥性,下一針再打同樣的病毒可能效果就變差了,這是臨床治療的一個難題。

可能的解套辦法之一,是注射了幾次病毒以後,換成其他病毒,就好比替換抗生素使感染身體的細菌來不及適應,因而遭到殲滅。

第二個關卡是腫瘤微環境,腫瘤內部這個狹窄空間是一個大魔境,免疫細胞攻進來以後,面對的是一個會壓抑免疫活性的嚴苛環境。打個比方,就像是特種部隊好不容易攻進恐怖分子大本營,結果發現房間裡布滿催眠瓦斯和詭雷。病毒雖然能滲透進腫瘤內部進行破壞,但是接到消息趕來增援的免疫細胞很快變得疲軟無力,因此能獲得的戰果就少了。

結合不同免疫療法,多拳出擊!

現在科學家認為,結合溶瘤病毒和免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor),是一種有希望的做法。我們先前詳細介紹過免疫檢查點抑制劑,這一群新藥能活化免疫系統,用病毒先打頭陣,摧毀一部分癌細胞,吸引免疫細胞參戰,接著藥物強化免疫細胞戰力,好像補師給戰士上 BUFF,一擁而上擊垮癌細胞。有興趣可以點這支影片來看。

像是 2023 年 5 月,一款使用腺病毒搭配免疫檢查點抑制劑 Pembrolizumab 的新療法,用來治療腦部膠質母細胞瘤,初步臨床試驗結果刊登在《Nature Medicine》,成功延長部分患者的存活時間。

另一方面,先前在 2022 年 8 月《Cancer Cell》的一項研究也顯示,溶瘤病毒加上 CAR-T 或 TCR-T 這類免疫 T 細胞療法,有機會產生加乘效果,甚至可能突破以往 CAR-T 只用於治療血液和淋巴癌症的侷限,讓 CAR-T 也能破壞實體腫瘤。

還沒大顯身手就衰弱了?溶瘤病毒護送計劃!

第三個關卡是病毒在長途行軍到病灶的過程中減弱。這是什麼意思呢?前面有說到,如果在注射前,患者血液裡已經有自然環境中同類病毒誘發產生的抗體,病毒部隊在還沒趕到目的地之前就潰敗了。再加上血管和器官的內皮細胞會擋住病毒,還有體內的其他多種免疫反應也會快速清除病毒,因此遞送病毒的效率低落,是現階段溶瘤療法的一個關鍵瓶頸。

雖然可以嘗試把病毒直接打進腫瘤病灶,但是如果腫瘤長在內臟,會需要特別的注射技術。要是患者已經到了晚期,癌細胞轉移到遠處器官,就還是必須把病毒輸注到靜脈血管,讓血液循環把病毒送到全身。

或是假如腫瘤分布在腦室、肋膜腔、膀胱或脊髓腔等腔室,也可以用特殊技術注射進這些位置。尤其是針對腦部惡性腫瘤和腦轉移的癌細胞,因為大多數病毒通不過血腦障壁,經常需要採用這種方式。

不過這些方法還是相對屬於高侵入性,對病人傷害可能比較大,因此科學家研發了另一種聰明的方法,那就是用活細胞當做載體,等於讓病毒搭便車兼提供一層保護殼,運送病毒抵達腫瘤。

2021 年《Molecular Therapy Oncolytics》的一項動物研究使用自然殺手細胞(natural killer cell)來搭載病毒,自然殺手細胞是免疫系統的一員,可以繞過身體的阻擋機制,好像一架漆著友軍識別標誌的運輸機穿過我方領土,把空降部隊載到敵人陣地上方。同年 12 月底《Pharmaceutics》一篇回顧報告列出研發中的載體細胞,還包括了 T 細胞、巨噬細胞和樹突細胞等。

整體看來,溶瘤病毒正方興未艾,讓人類又多了一種剋制癌細胞的手段,不過擋在前面的困難也不少,確切會在何時變成一種真正普及的療法還很難說,但可能就在接下來幾年。也想問問你,如果用病毒煉成的神奇藥水、藥丸或針劑真的上市了,你會怎麼做呢?

  1.  什麼也不做,因為相信自己肯定用不著。
  2.  聯絡一下保險公司,看有沒有給付。
  3.  這都不重要,重要的是泛科學到底是不是保護傘公司的行銷部門。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

PanSci_96
1207 篇文章 ・ 1882 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
TROP-2 抗體藥物複合體精準打擊癌細胞,治療晚期三陰性乳癌
careonline_96
・2023/08/08 ・2204字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,請問我的乳癌適合使用 TROP-2 抗體藥物複合體來治療嗎?」36 歲的王小姐進到診間便開門見山問。王小姐在兩年多前確診乳癌,開完刀後也接受輔助性化學治療,不過因為是三陰性乳癌,惡性度較高,所以後續追蹤發現有復發轉移。

因為患者已經接受過兩種化學治療,癌細胞可能已經出現抗藥性。林口長庚醫院腫瘤科楊展庚醫師指出,她很積極地找資料,查到最近有針對晚期三陰性乳癌的藥物 TROP-2 抗體藥物複合體,於是便趕緊回診詢問。當時 TROP-2 抗體藥物複合體剛通過食藥署核准,於是便安排接受治療。

不同於傳統化學治療,TROP-2 抗體藥物複合體是利用標靶抗體將抗癌藥物送至癌細胞,能夠精準打擊癌細胞,副作用較輕,且不用基因檢測,幾乎所有晚期三陰性乳癌患者都能用。楊展庚醫師說,王小姐在接受治療後,轉移的病灶明顯縮小,不僅病況穩定,還能照常上班、照顧小孩,維持原有的生活品質。

乳癌是台灣女性發生率最高的癌症,診斷乳癌後,醫師會根據 ER(雌激素受體)、PR(黃體激素受體)、HER2(人類表皮生長因子受體)等生物標記來擬定治療計畫。若 ER、PR、HER2 皆呈現陰性,稱為「三陰性乳癌」。在台灣的乳癌患者中,大概 15 至 20% 屬於三陰性乳癌。

三陰性乳癌容易發生在較年輕的患者,惡性度較高,容易轉移到肝臟、肺臟、腦部等遠端器官、復發機率也高。楊展庚醫師指出,三陰性乳癌患者主要治療方式為手術治療、放射治療、化學治療,少部分患者有機會接受免疫治療或標靶治療。如今 TROP-2 抗體藥物複合體的應用,可望突破晚期三陰性乳癌的治療困境,提升雙倍存活期。

抗體藥物複合物(ADC;Antibody-Drug Conjugate)是由抗體與藥物組合而成。林口長庚醫院乳房醫學中心主任郭玟伶醫師解釋,超過九成的三陰性乳癌細胞具有 TROP-2 抗原,TROP-2 抗體藥物複合體便是將 TROP-2 抗體與抗癌藥物連接在一起。由於 TROP-2 抗體會與癌細胞表面的 TROP-2 抗原結合,所以便能精準地將抗癌藥物送至癌細胞,且特有的旁觀者效應還可以毒殺鄰近的癌細胞。

傳統化學治療會對全身細胞造成影響,而產生較明顯的副作用,郭玟伶醫師解釋,TROP-2 抗體藥物複合體的專一性很強,只會跟癌細胞結合。相較於傳統化學治療,TROP-2 抗體藥物複合體的副作用較輕,且能發揮較佳的治療成效,幫助提升治療反應率。

楊展庚醫師說,大型臨床試驗發現,針對接受過兩種以上化學藥物治療的晚期三陰性乳癌患者,相較於使用其他種化學治療,使用 TROP-2 抗體藥物複合體的患者有較長的有效治療時間,且能延長整體存活期。

晚期三陰性乳癌患者若為 PD-L1 陽性,能夠接受免疫治療;若基因檢測具有 BRCA 1/2 基因突變,能夠接受標靶治療。楊展庚醫師說,「但是台灣的三陰性乳癌患者中,PD-L1 陽性的病人約只有三、四成,BRCA 基因突變的病人約不到一成。而大多數三陰性乳癌皆為 TROP-2 陽性,因此 TROP-2 抗體藥物複合體不需基因檢測,對所有三陰性乳癌患者是一項重要的治療利器。」

三陰性乳癌治療目標是延長存活期,但是因為治療工具較有限,過去大多只能採用傳統化學治療。郭玟伶醫師說,接受 TROP-2 抗體藥物複合體治療能顯著延長存活期,亦有助於維持生活品質,是近年來針對晚期三陰性乳癌治療的重大突破,也被乳癌國際治療準則列為首選藥物。

但很可惜的是,目前台灣僅能自費使用,且三陰性乳癌已很久沒有突破性的治療可供使用,加上三陰性乳癌是惡性高的疾病,對於患者來說新治療能在延長存活期上起到非常關鍵作用的選擇,非常期待未來能有健保給付方案,幫助更多癌友在延續生命的同時維持良好的生活品質。

筆記重點

「三陰性乳癌」是 ER(雌激素受體)、PR(黃體激素受體)、HER2(人類表皮生長因子受體)皆呈現陰性的乳癌。三陰性乳癌較常發生在年輕的患者,惡性度較高,較容易復發、轉移。楊展庚醫師說,晚期三陰性乳癌的治療以化學治療為主,部分患者有機會接受免疫治療、標靶治療。如今,TROP-2 抗體藥物複合體的問世帶給患者新的續命契機。

TROP-2 抗體藥物複合體是將抗體與抗癌藥物結合,抗體能夠與癌細胞表面抗原結合,精準地將抗癌藥物送至癌細胞。郭玟伶醫師說,相較於傳統化學治療,TROP-2 抗體藥物複合體可以發揮較佳的治療成效,顯著延長存活期,副作用也比較輕。因為大多數三陰性乳癌皆具有 TROP-2 抗原,TROP-2 抗體藥物複合體不用基因檢測的優勢可望讓更多的乳癌患者受惠!

careonline_96
432 篇文章 ・ 264 位粉絲
台灣最大醫療入口網站