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實驗動物與牠們的產地,恆溫恆濕還有乾淨空氣

Peggy Sha
・2019/01/22 ・1927字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 471 ・五年級

1 月 17 號,是國家生技研究園區實驗動物中心的「大徙之日」。新落成的六層樓建築依山傍水,對於實驗動物來說可說是座「帝寶級」的高級住所。這麼大費周章才完工的「實驗動物與牠們的產地」,究竟有哪些重要的功能呢?

實驗動物中心坐落於依山傍水的一塊寶地,日前正式舉辦啟用典禮。圖/國研院提供

25 歲的實驗中心,讓研究更加順利

動物實驗中心究竟是在做什麼呢?

這故事還得從 1994 年開始說起。培養實驗動物,對於科學研究而言十分重要,畢竟我們可沒辦法輕易進行人體實驗,這時候,便需要藉助動物的力量。然而,若是無法自行培育又缺乏固定的實驗動物來源,那研究人員在進行實驗時,便需從國外進口,不僅曠日廢時、更所費不貲。

動物實驗中心的存在,便是為了解決這樣的問題。他們從 1994 年開始提供無特定病源 (SPF) 嚙齒類實驗動物,而後更成立了實驗鼠種原庫,並開始培養綠色螢光鼠、無菌鼠、基因轉殖大鼠等等不同的實驗動物。現在,除了鼠之外,中心也提供了兔、犬、豬、羊等等實驗動物。

自己的實驗動物自己養,可以避開許多繁瑣的部分。(本圖天竺鼠僅為模型)圖/語柔 攝

國際結盟合作,走向世界的訂製鼠

咦?一個養動物的地方竟然這麼厲害?

沒錯!可別小看這些實驗動物,牠們背後都有著不同的任務和重要性。就拿前文提過的「無菌鼠」來說吧,牠們身上可是真真正正半點細菌也沒有,當然也沒有病毒和寄生蟲。這些無菌鼠們所喝的水、吃的飼料都必須經過嚴格的滅菌,居住的地方更是特殊設計的無菌隔離操作箱。

為什麼要培養這樣「乾淨」的無菌鼠呢?因為如此一來,我們才能夠藉由實驗,找出特定的操縱變因會帶來什麼樣的結果。無菌鼠對於基因改造、癌症、腸道微生物、消化道生理、免疫、藥物動物學及營養研究都有很重要的意義。

乾淨的實驗動物,需要住在特殊設計的箱中。圖/語柔 攝

另一方面,我們也有自行做出「訂製鼠」的能力,可以利用大片段基因構築、CRISPR/Cas9、基因剔除等技術,為各個實驗團隊打造出他們所需要的實驗鼠。

量身訂製的動物資源,更能夠協助實驗。圖/語柔 攝

研究員便分享到:我們的國家實驗鼠種原庫有被納入「國家小鼠品系資料庫 (International Mouse Strain Resource, IMSR)」,更曾為約翰霍普金斯大學提供全球第一隻剔除 Scn2a1 基因的小鼠,令其出現自閉症和行為運動異常。這樣的合作非常成功,後來大學方面更親自致電感謝台灣團隊的協助。

帝寶級高級住所,體現出對動物福祉的重視

這些實驗動物們為人類做出了重要的貢獻,當然也該被好好地對待。研究人員們便笑稱,這些動物就像是住在動物版的高級帝寶中。為什麼會這麼說呢?因為這些動物所居住的環境十分乾淨舒適且無菌,食物和墊料都經自動化處理,同時,環境也會維持低噪音、低粉塵、無光害、四季恆溫恆濕,並讓牠們 100% 的新鮮空氣。

為了打造舒適的環境,需要非常複雜的管線和相關設計。圖/語柔 攝

為了要讓實驗動物住得舒服,建築方面需要花費許多心思,不僅規劃節能、智慧控制、隔震等等系統,更打造了「全高貓道維修層」。「貓道」是動物房的維修管路,因為動物房是密閉空間,所有的管線設施都必須在動物房之外,而維修人員要工作時,僅能在貓道中進行維修。而大部分的動物房貓道高度都僅容爬行,這裡卻讓人可以直立,就像是兩層樓高的房,特別空出二樓的空間讓人維修,實在是十分的寬敞霸氣啊!

這種種的設施,除了是要達到實驗的需求外,更是實驗動物倫理的具體展現,動物實驗人員的誓詞便有提到:「將遵循動物福祉的最高標準,尊重和愛護將生命託付給實驗人員的實驗動物。」

實驗人員進行宣誓。圖/語柔 攝

動物實驗在目前的科學研究上有著不可取代的重要性,但我們在實驗同時,也應當注重實驗動物福祉、將牠們的福祉擺在第一位。新居的落成,將讓實驗動物中心的各項設施更為完善,也讓人期待未來的研究發展。

請好好對待 mouse 編的同胞喔!圖/語柔 攝
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Peggy Sha
69 篇文章 ・ 387 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?
胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)

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胡中行_96
81 篇文章 ・ 29 位粉絲
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。

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超過 50% 的癌症研究實驗無法被重現?RPCB 耗時 8 年點出「再現性危機」
Yiting_96
・2022/01/14 ・2375字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

你聽過科學研究的「再現性」(reproducibility)嗎?如果一個科學研究結果具有再現性,代表它可以被另一個研究團隊,以同樣的控制條件、操作步驟進行重複測量,並獲得與前人相近的結果。這也代表著這項實驗是可以被驗證的,該研究的可信度也越高。

近年來,許多領域都開始重視科學研究的再現性問題,例如 2015 年由科學開放平台(Open Science Framework, OSF)發表在《科學》(Science)的一篇心理學實驗再現性的研究,就重複了三個重要的心理學期刊,包括 Psychological ScienceJournal of Personality and Social PsychologyJournal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 在 2008 年間發表的 100 個研究,結果顯示僅有 36%的研究具有統計顯著性[1]

而在 2016 年刊載於《自然》(Nature)的一篇報導中,團隊以線上問卷調查了 1576 位研究者,發現有超過 70% 的研究者,無法重現其他科學家曾經做過的研究結果;更有超過 50% 研究者無法重現「自己的」研究結果[2]

再現研究論文時,會遇到哪些困難?

同樣的科學研究再現性驗證也出現在生醫領域。一項由 RPCB(Reproducibility Project: Cancer Biology)團隊耗資 200 萬美元、歷時 8 年,嘗試複製各大具影響力的臨床前癌症研究,其結果於去年(2021)12 月發表於 eLife[3]

在看這項研究結果之前,或許我們可以先了解 RPCB 究竟是何方神聖?RPCB 是一個由非營利組織「開放科學中心」(Center for Open Science)與學術平台「科學交流」(Science Exchange),在 2013 年開始合作執行的一項計畫。團隊期望能系統性地重現出 53 篇於 2010~2012 年間,刊登在知名期刊《自然》、《科學》、《細胞》(Cell)中的臨床前癌症相關研究。

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非營利組織「開放科學中心」的標誌。圖/RPCB

即使一開始團隊預計重複 53 篇論文中共 193 項實驗,但最終能成功執行的僅有來自 23 篇論文裡的 50 個實驗,且仍使該計畫延宕了五年才完成。為什麼理想這麼豐滿,現實卻如此骨感?研究團隊在論文中提到了幾項實驗再現的困難與挑戰,例如:

  1. 許多原始論文缺少敘述統計(descriptive statistics)和推論統計(inferential statistics)的關鍵數據,像是效果量(effect size)、統計檢定力(power)等資訊,儘管團隊聯繫了原始論文的作者,仍有 68% 的數據無法取得。
  2. 在這 193 項實驗中,沒有一個具有足夠詳細的說明,令團隊能設計出重複的實驗步驟。這使得他們不得不轉向論文原始作者,以尋求更進一步的實驗建議,而在詢問的過程中,約 26% 作者給了極大的幫助,而有約 32% 作者對實驗完全沒幫助(或是無任何回應)。

癌症研究實驗的再現性僅 46%?

在缺乏合作、需要詳細檢查並調整實驗步驟的情況下,研究團隊平均需要花費 197 週的時間才能複製出一項實驗。此外,每複製一次實驗的成本高達 5 萬 3000 美元——大約是原先預估花費的兩倍,因此再現 193 項實驗的雄心壯志終究無法達成。

那麼這項耗時 8 年、斥資百萬的實驗再現性研究,給了我們什麼結果呢?

根據團隊在 eLife 發布的第二篇論文顯示,這些臨床前癌症相關研究的實驗再現性僅有 46%,且平均的統計效果量也比原始論文低了 85%[4]

在這些被再現的實驗中,原始研究效果量大的往往更容易被複製,而動物實驗則是再現性最差的,這可能是因為在生物體內(in vivo)實驗的效果量,大多低於體外(in vitro)實驗。

白色實驗室禮服的女人
RPCB 團隊發現,再現一個實驗需要將近四年的時間,且成本是預想中的兩倍,無法完成 193 項實驗。圖/Pexels

只做一次的再現實驗,公信力足夠嗎?

發表在知名期刊上的臨床前癌症研究論文,其實驗再現性居然不到一半,這對於生物醫學相關領域的研究者來說,無疑是一項沉重的打擊。

不過僅憑一次的再現實驗,就評斷一項研究的公信力,對這些研究者來說公平嗎?其中一位研究無法被 RPCB 再現的學者就表示:「他無法確定這些一次性實驗有多少價值。」而那些被選中重現的實驗,當中也不乏已經開始進行第二期藥物臨床試驗的研究。同時也有研究者指出,RPCB 在複製實驗時使用了與原研究不同的細胞株(cell line),也並未在實驗中進行三重複確認最終結果[5]

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若能使用相同細胞株並進行三重複,應該能減少再現實驗的誤差。圖/Pixabay

針對這些指控,RPCB 說明這項計畫的目的,並非藉此斷言某些特定研究是無用,或需要被停止的,而是為了點出現今研究的再現性危機(reproducibility crisis),以期望找出相對應的解方。目前也有一些提升研究再現性的方法被提出,像是以盲性研究(blinding)進行體外實驗或動物實驗、採用更大的樣本量、更嚴謹的統計分析方法,以及研究計畫的預先註冊制度(preregistration)[註 1]

雖然這項大型研究充滿著許多爭議,但也提醒了各領域的研究人員:對於自身研究的每個步驟、統計方法等,都應更加詳盡、仔細的記錄。除了能使後人有辦法針對已發表的內容,進行深入探討外,亦可以提升該實驗被再現的可能性,增加研究的公信力。

而看完文章的你,對於科學研究的再現性又有什麼看法呢?

註解

  • 註 1:研究計畫的預註冊是指研究者在進行科學研究之前,先對他提出的假設、方法、分析方式上傳到註冊機構,經由該單位的期刊編輯、同儕審查通過後,再進行研究的一種做法。

參考資料

  1. Open Science Collaboration, Estimating the reproducibility of psychological science, Science, Vol 349, Issue 6251, 2015. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aac4716
  2. Monya Baker, 1,500 scientists lift the lid on reproducibility, Nature, volume 533, pages452–454, 2016. https://www.nature.com/articles/533452a
  3. Timothy M Errington et al., Reproducibility in Cancer Biology: Challenges for assessing replicability in preclinical cancer biology, eLife, 2021. https://elifesciences.org/articles/67995
  4. Timothy M Errington et al.,Investigating the replicability of preclinical cancer biology, eLife, 2021. https://elifesciences.org/articles/71601
  5. Asher Mullard, Half of top cancer studies fail high-profile reproducibility effort, Nature, 09 December 2021. https://www.nature.com/articles/d41586-021-03691-0
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Yiting_96
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在鳳梨田裡唸生科的人類,畢業後意外走上了科普路,目前還在緩慢前行中。喜歡有趣怪知識、諧音爛笑話,還有床。

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我們哪裡不一樣?為何在小鼠實驗有效的抗癌藥,常在人體試驗失靈?
羅夏_96
・2021/05/09 ・3424字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

想必你一定有在新聞媒體上看過這樣的標題:「癌症病患新曙光,XX 抗癌藥在動物實驗上表現亮麗!」。但大部分的藥物進入臨床試驗後,卻常常出現藥效不佳的結果,動物實驗和人體試驗之間,似乎有一道難以跨越的鴻溝

針對這個問題,近期發表在 Nature Communications 上的研究提出一種可能的解釋1

動物實驗和人體試驗之間,有一道難以跨越的鴻溝。圖/Pexels

動物模式?癌症動物模式?

動物實驗是藥物開發中非常重要環節,藥物必須先在動物實驗中確認其機制、劑量與副作用等多種資訊和安全性後,方能進入臨床試驗。當然,抗癌藥物也不例外。

所謂的動物模式,就是指「在動物身上進行生物、行為之研究成果,及在動物產生的先天或誘發性病理變化,在人類或另種動物有類似現象,以作為參考,此稱為動物模式」2

其中,當動物模式用於癌症時,我們可以稱之為癌症動物模式,用於測試癌症新藥的實驗動物中,實驗小鼠因其成本低、體積小、易操作,並且有著豐富的多樣性和生理遺傳資料等特性,是最常使用的癌症動物模式。

科學家如何將癌細胞「移植」到小鼠身上?

小鼠的癌症動物模式,根據移植方式可分為以下兩類:

(一)同種移植 (Allogeneic Model):將同種小鼠體內所產生的癌細胞,移植到同種小鼠身上。

這種方式的優點是方便、快速、成本低,且能避免小鼠免疫系統對移植的癌細胞產生排斥反應。缺點在於小鼠和人類的癌細胞在生理上並不同,未能反應藥物的真實效果。

(二)異種移植 (Xenograft Model):將非小鼠所產生的癌細胞,移植到小鼠身上。

這種方式的好處在於,將人體產生的癌細胞移植到小鼠身上,可以更好還原人體癌細胞的生理反應,更清楚藥物對癌細胞的作用。但壞處就是正常小鼠的免疫系統會對移植的癌細胞產生排斥反應,因此需要使用免疫功能缺乏的小鼠來進行,成本較高。

而異種移植,依據移植細胞的來源,又可分為兩類模型:

  1. 細胞株異種移植 (Cell line-derived xenograft, CDX):將已建立的腫瘤細胞株註1移植到小鼠身上。因移植的細胞株已在體外培養多代,所以細胞的來源和特性一致,可快速建立模型,但細胞株在體外培養的過程中,其生理特性會與原始腫瘤組織逐漸不同。
  2. 人源性腫瘤細胞異種移殖 (Patient-derived xenograft, PDX):將病患身上的腫瘤組織直接移植到小鼠身上。此方法能保存腫瘤組織的原始樣貌(例如腫瘤微環境),更能反應腫瘤的真實生理特性,不過建立此模型的成本較高。

PDX 是直接將病患的腫瘤組織移植到小鼠體內,更好的保留了腫瘤組織的生理特性,因此在藥物測試上比 CDX 更具臨床意義,這讓 PDX 模型成為越來越多抗癌藥物在動物實驗上的首選。

雖然 PDX 能更準確地重現人類腫瘤,但令人不解的是:

為何許多在 PDX 中能有效對抗腫瘤的新藥,在臨床試驗卻常以失敗告終?

近日,美國德克薩斯大學休斯頓健康科學中心和麥戈文醫學院的研究團隊,針對這個問題提出一個可能的解釋:病毒感染

實驗不準可能是病毒惹的禍?

引起他們注意的是 2018 年的一份報告3,該報告指出:

大腸癌 PDX 模型中的大腸癌組織,可偵測到鼠白血病病毒 (Murine leukemia virus, MLV)註2的 DNA,但病患的大腸癌組織並沒有鼠白血病病毒的 DNA。

因此該報告推測,這些小鼠身上的人類腫瘤組織可能被鼠白血病病毒感染了,也就是說鼠白血病病毒極有可能會感染 PDX 中的人類腫瘤組織。

為了驗證這個可能,首先研究團隊分析了 PDX 資料庫中 184 個 PDX 模型的基因數據,結果顯示,腫瘤組織內有鼠白血病病毒DNA 數據的 PDX 模型,多達 170 個。

PDX 腫瘤細胞可以檢測到 MLV。圖/參考資料 1

鼠白血病病毒從哪裡來?

為了排除鼠白血病病毒是來自 PDX 模型內小鼠細胞的可能,他們分離出 PDX 內的單一個腫瘤細胞,並和病患的腫瘤細胞一同進行定序分析。

結果顯示,科學家無法在病患的腫瘤細胞偵測到鼠白血病病毒的 DNA,但卻在 PDX 模型內的腫瘤細胞找到了,這證實了,小鼠體內的鼠白血病病毒會感染人類的腫瘤組織

PDX 單個腫瘤細胞與病患腫瘤細胞的定序示意。圖/ 參考資料 1

你可能會問,鼠白血病病毒感染對腫瘤組織有甚麼影響?影響可大了!

研究團隊發現,被感染的腫瘤組織其基因表現模式和原始腫瘤組織不同。

當腫瘤感染越多的鼠白血病病毒,腫瘤組織內與免疫反應、藥物代謝的相關基因群,其表現模式會顯著改變,這讓 PDX 腫瘤組織對藥物的反應,很可能不同於原始腫瘤組織

鼠白血病病毒可以活化 T 細胞!

文章中提出一個免疫療法的例子:PD-1 和 PD-L1。

正常 T 細胞會去攻擊腫瘤細胞,但 T 細胞表面上有一個名叫 PD-1 (Programmed cell death protein 1) 的蛋白質,當蛋白質活化時,它會抑制 T 細胞的活性。

而腫瘤細胞為了避免 T 細胞的攻擊,會在細胞表面上產生 PD-L1 (Programmed cell death 1 ligand 1) 這個蛋白質,當 PD-L1 與 T 細胞表面上的 PD-1 蛋白質結合後,就會抑制 T 細胞的活性,讓腫瘤細胞躲避 T 細胞的攻擊。

針對這個機制,目前常用的免疫療法就是阻斷 PD-1 和 PD-L1 的結合(加入 PD-1 或 PD-L1 抑制劑),讓 T 細胞的活性不會被腫瘤細胞抑制。

PD-1 和 PD-L1 的作用與其抑制劑 (Anti PD-1/PD-L1) 的應用。圖/免疫療法:Anti PD-1 和 Anti PD-L1

研究團隊發現感染越多鼠白血病病毒的腫瘤組織,PD-L1 的表現會越少,這讓腫瘤細胞抑制 T 細胞的能力降低,此時,若科學家再加入 PD-L1 的抑制劑,就會讓小鼠的 T 細胞大舉活化,讓腫瘤細胞大量死亡

如此一來,在動物實驗的階段中,科學家可能就會高估了 PD-L1 抑制劑的效果!在 PDX 模型中,雖然 PD-L1 抑制劑看似有效,但進入人體試驗後效果可能會大打折扣。

在人體的臨床試驗中,因為人體腫瘤組織並沒有被鼠白血病病毒感染,PD-L1 的表現量比 PDX 模型更多,抑制 T 細胞的能力更強,如果 PD-L1 抑制劑的效果不夠強或者劑量太少,很難產生效果。

別擔心,PDX 模型並未被全盤否定!

過去科學家們都認為,由於 PDX 模型是直接將未經處理的病患腫瘤組織移植到小鼠體內,在各方面保留大部分腫瘤的生理特點,因此具有較好的臨床療效預測性,但也許事實並非如此。

這篇研究的結果顯示,某些抗癌藥物雖然在 PDX 模型中療效顯著,但由於藥物殺死的是被鼠白血病病毒感染的腫瘤細胞,和原始人類腫瘤的生理特性已不同,因此藥物在人體試驗中可能無效。

當然這個研究並非否定 PDX 模型,而是提出改進方向,PDX 仍是目前最能反應真實人類腫瘤特性的動物模型,只是,未來科學家在使用 PDX 模型時,需定期對實驗動物進行病毒感染測試,從而減少病毒對腫瘤組織的影響。

另外病毒感染也只提供一部份解釋,相信隨著更多研究的投入,能讓我們更了解動物實驗和人體試驗間的鴻溝。進而讓我們設計出更好的動物模型,提升藥物開發的效用與安全性。

註釋

  1. 細胞株:細胞株是指原始細胞(可能來自組織、器官或細胞)經過篩選後,可重複培養的細胞群。細胞株培養出的每個細胞狀態都極為相似,因此是研究細胞生物學的重要材料。
  2. 鼠白血病病毒 (Murine leukemia virus):是一種能導致鼠類產生腫瘤的反轉錄病毒,目前發現也會感染其他脊椎動物。

參考資料

  1. Yuan, Z., Fan, X., Zhu, JJ. et al. Presence of complete murine viral genome sequences in patient-derived xenografts. Nat Commun 12, 2031 (2021).
  2. 梁善居/國防醫學院動物中心主任:第九章-人類疾病之動物模式(Animal Models for Human Diseases)
  3. Bock, S., Mullins, C. S., Klar, E., Pérot, P., Maletzki, C., & Linnebacher, M. (2018). Murine Endogenous Retroviruses Are Detectable in Patient-Derived Xenografts but Not in Patient-Individual Cell Lines of Human Colorectal Cancer. Frontiers in microbiology, 9, 789. 
  4. Why some cancer drugs may be ineffective
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羅夏_96
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同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟