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免疫系統的抗癌戰役

國科會 國際合作簡訊網
・2012/06/19 ・1671字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 592 ・九年級
圖片來源:Richard.Asia@Flickr,根據創用CC-By 2.0條款使用

如同文學界,癌症學界的古今之爭尚未平息,擁今派宣稱「標靶式」抗癌療法有所進展,但是支持傳統化學治療的擁古派則尚未亮出最後底牌。事實上,某些逐漸過時的化學治療可能因為 Guido Kroemer 提出的概念而找回第二春。Kroemer 是法國國家衛生暨醫學研究院(Inserm)設在古斯塔夫.盧西癌症研究院(IGR,位於 Villejuif)的實驗室主任,他希望藉由「教導」免疫系統摧毀殘留的癌細胞,或是透過改正造成免疫系統失常的缺陷,來改善化學治療的效果。這項原創策略由該實驗室研發,已提供了一連串前景看好的結果,並發表在 2007 年、2008 年與 2009 年的《自然醫學》期刊(Nature Medicine)與 2011 年 12 月 16 日的《科學》期刊(Science)中。

Guido Kroemer 強調,「全世界有上百萬名癌症患者因為細胞毒性化學療法(chimiothérapies cytotoxiques)而得以存活。可是,這種療法卻被標靶療法提倡者視為『過時』」。他重申化學治療的「可觀成就」,表示在引進輔助性化學治療前,癌細胞已侵入淋巴結的乳癌患者,術後十年的存活率為 20%,而「化學治療使存活率攀升到 50%」。

關鍵在於改善化學治療的效果。一切始於 2007 年,當時 Guido Kroemer 和 Laurence Zitvogel 的團隊發現某些細胞毒性因子(特別是 anthracyclines 和 oxaliplatine)會依兩種不同的機制來運作。這位研究員表示,「在第一時間內,化學療法會直接對腫瘤產生效果,殺死相當比例的癌細胞」,雖然腫瘤大小並未減少,但是細胞外液會滲透腫瘤,吸引免疫細胞。「接下來,這些療法會動員宿主的免疫防衛機制來對抗腫瘤」。這些療法是如何辦到的?就是透過它們所引發的細胞壓力。該研究員表示,「我們已經證實,面對這些壓力,細胞能夠進入『自體吞噬』(autophagie)過程:細胞開始燃燒自己的庫存,消化自己的細胞質。」

這種自體吞噬會讓細胞中最豐富的代謝物 ATP(三磷酸腺苷)釋放到細胞外(ATP 是細胞能量的主要推動者)。ATP 的釋放則會不斷召來免疫「士兵」,例如樹突細胞會消化癌細胞,並把它們的殘骸(抗原)導向細胞毒性淋巴細胞(lymphocytes cytotoxiques)。這些殺手便可學習偵測敵人、生產可摧毀殘留癌細胞的 gamma 干擾素。Guido Kroemer 表示,「這正是為何某些化學治療會有『延遲』效果,也是腫瘤塊明顯減少的原因。」

研究員在老鼠身上發現,無法進行自體吞噬的細胞不會釋放 ATP,也不會引發免疫反應,這就是化學治療失敗的原因。Guido Kroemer 解釋,「我們在老鼠腫瘤中注射會破壞 ATP 的酶抑制劑作為解藥,同時增加細胞外的 ATP 比例。此舉讓化學治療再度有效。」

在人類身上亦然,免疫防衛在化學治療的效果上扮演重要角色。舉例而言,某些白人帶有阻止免疫系統辨識出腫瘤細胞的變異基因。Guido Kroemer 指出,「這些變異讓化學治療無法運作。如果我們能診斷出這種抑制化學治療的分子缺陷,或許可以利用藥物來彌補。」

另一項發現加強了這份希望。古斯塔夫.盧西癌症研究院腫瘤醫學家暨巴黎第十一大學(Université Paris-Sud)免疫學教授 Laurence Zitvogel 指出,「在許多乳癌與黑色素瘤的案例中,癌細胞都出現自體吞噬的缺陷。根據初步資料推斷,無法進行自體吞噬的人類腫瘤細胞對於化學治療較不敏感。」這位共同在《科學》期刊中發表研究結果的作者繼續解釋:「我們可以使用功能性測試來診斷具有自體吞噬機制缺陷的腫瘤,並透過可阻斷 ATP 衰退之藥物的協助,讓化學治療在這些腫瘤中更加有效。」

第戎抗癌中心(Centre anticancéreux de Dijon)腫瘤學家暨該項研究的共同作者 François Ghiringhelli 解釋:「某些標靶治療也能增加癌細胞的自體吞噬。在具有自體吞噬缺陷的乳癌病例中,我們可以結合標靶治療與傳統的化學治療,以便喚醒免疫系統」,他並期望「相關合作條例可在明年開始啟動。」

在 2 月 8 日出版的《癌症研究》期刊(Cancer Research)中,一個國際研究團隊也提出類似的方法:研究員在實驗動物的結腸癌細胞內發現一種特殊的抗原。化療會釋放這種抗原。針對標靶抗體進行投藥,會啟動免疫系統。這個方法減緩了腫瘤擴張,並延長了動物的壽命。

這些研究不僅能使癌症治療的擁古派與擁今派和解,還能使兩者協同運作,提升治療效果。

作者:駐法國代表處科技組
資料來源:Cancer: la bataille de l’immunité—法國《世界報》(Le Monde)[2012-03-01] *編註:法文報導原文連結已失效。

轉載自國科會國際合作簡訊網 [2012-06-09]

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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_96
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