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外來種植物入侵危機:台師大研究顯示,廢耕地銀合歡會增加恙蟲病風險

PanSci_96
・2020/02/25 ・1755字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 542 ・八年級
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外來種植物除了會阻礙原生植物的生長外,也可能成為致病病媒生物的溫床。

國立臺灣師範大學生命科學專業學院與衛生福利部疾病管制署合作研究發現,在澎湖相當強勢且非常難移除的外來種植物銀合歡,提供了恙蟲這種病媒相當適合的生存環境。這項研究成果近期刊載於公共科學圖書館期刊《被忽視的熱帶疾病》 (PLOS Neglected Tropical Diseases) 中。

原產於中美洲的銀合歡,最初被引入臺灣作為牲畜的飼料、薪材和紙漿原料,然而銀合歡能夠適應乾、熱且貧瘠土壤的特性,讓這種外來種植物大量出現在臺灣許多廢耕地。

銀合歡長在台灣哪裡呢?

而除了恆春半島外,澎湖也是銀合歡入侵非常嚴重的地區。

澎湖夏天相當乾熱,冬天則是強風吹拂,許多農民會利用當地常見的珊瑚岩(當地稱作咾咕石)在田地四周堆砌成圍牆以擋風,再加上土壤貧瘠含鹽分高,相當不利於耕作,所以自 70 年代臺灣進入工業化時代後,澎湖的廢耕地也開始大量出現。

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最近的調查顯示,澎湖有高達 75% 的農田處於廢耕狀態。

這些貧瘠的廢耕地絕大多數被銀合歡所佔據,且密度可達每公頃三萬至五萬棵,加上每平方公尺土壤中可含 2000 顆種子,導致要根除銀合歡相當困難。

整片的銀合歡。

恙蟲病又是什麼?

由恙蟲所傳播的恙蟲病,是一種普遍出現在臺灣花東及離島地區的立克次體疾病,臺灣每年約有 300-500 個病例。恙蟲病在過去抗生素未發明前,死亡率可達 40%,所幸現今若能及早確診,致死率通常低於 1%。

恙蟲和蜘蛛相近,都是屬於蛛形綱的節肢動物,恙蟲在幼蟲這個生長階段,需要寄生到動物身上,吸飽動物體液後,才能順利蛻化至下一階段,在野外環境,老鼠通常是恙蟲的宿主。當人類被帶有恙蟲病立克次體的恙蟲叮咬後,即有可能感染上恙蟲病。

恙蟲的標本照。

而近年來,澎湖縣的恙蟲病病例相當多,且多出現在廢耕地相當多的湖西鄉。

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因此,為了知道廣泛出現在廢耕地的銀合歡林地是否也躲藏了許多恙蟲,臺師大生科學院郭奇芊副教授和疾管署王錫杰博士所指導的研究團隊,成員包括臺師大魏辰宇,王人凱以及疾管署施函君,比較了澎湖縣湖西鄉銀合歡林地和還在耕作的農地,以及住家附近這三種棲地環境,恙蟲的數量和感染恙蟲病立克次體的感染率。

結果發現,銀合歡林地的恙蟲數量明顯較高,且季節變動較低,代表銀合歡林地的恙蟲數量多且穩定。

例如當冬天開始,其他棲地環境的恙蟲數量明顯變少時,銀合歡林地的恙蟲數量還是保持相當高,顯示銀合歡林地能夠緩衝惡劣氣候對於恙蟲的負面影響,對恙蟲有利卻對人類健康有害;恙蟲感染恙蟲病立克次體的感染率,也是在銀合歡林中最高。

左圖為未吸食體液的恙蟲,右圖則為吸飽體液後。

恙蟲也和當地老鼠、鼩鼱有關?

同時,長時間土壤紀錄發現,三種環境的土壤溫度和相對溼度相似,但是不同種老鼠和鼩鼱的數量有差異,銀合歡林中躲藏有特別多的小黃腹鼠,這種老鼠除了寄生相當多的恙蟲外,恙蟲也吸食得相當飽。

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這隻就是小黃腹鼠喔!

有趣的是,在澎湖數量很多,最常出現在住家周遭的臭鼩(又稱錢鼠),身上帶的恙蟲種類雖然和小黃腹鼠相同,都是地里恙蟎這種臺灣最主要會傳播恙蟲病的恙蟲,但是體型卻明顯小許多。

這代表恙蟲在寄生到臭鼩後,無法自宿主獲得養分,因此無法順利存活。

臭鼩(錢鼠)近照,耳朵上橘色紅點即為恙蟲。

臭鼩可以吸引許多恙蟲寄生,但恙蟲寄生後卻無法繁殖,此時出現的臭鼩彷彿具備吸塵器的功能,反而能夠降低人類被恙蟲叮咬的機會。

本項研究顯示,外來種植物除了如一般大眾所認知的,會對生態環境造成許多負面影響外,透過影響病媒生物的棲地環境,也有機會影響一般民眾的健康,提醒大家應該更加重視外來種植物入侵可能導致的各方面影響。

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從PD-L1到CD47:癌症免疫療法進入3.5代時代
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/25 ・4544字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

如果把癌細胞比喻成身體裡的頭號通緝犯,那誰來負責逮捕?

許多人第一時間想到的,可能是化療、放療這些外來的「賞金獵人」。但其實,我們體內早就駐紮著一支最強的警察部隊「免疫系統」。

既然「免疫系統」的警力這麼堅強,為什麼癌症還是屢屢得逞?關鍵就在於:癌細胞是偽裝高手。有的會偽造「良民證」,騙過免疫系統的菁英部隊;更厲害的,甚至能直接掛上「免查通行證」,讓負責巡邏的免疫細胞直接視而不見,大搖大擺地溜過。

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過去,免疫檢查點抑制劑的問世,為癌症治療帶來突破性的進展,成功撕下癌細胞的偽裝,也讓不少患者重燃希望。不過,目前在某些癌症中,反應率仍只有兩到三成,顯示這條路還有優化的空間。

今天,我們要來聊的,就是科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?

科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?/ 圖片來源:shutterstock

免疫療法登場:從殺敵一千到精準出擊

在回答問題之前,我們先從人類對抗癌症的「治療演變」說起。

最早的「傳統化療」,就像威力強大的「七傷拳」,殺傷力高,但不分敵我,往往是殺敵一千、自損八百,副作用極大。接著出現的「標靶藥物」,則像能精準出招的「一陽指」,能直接點中癌細胞的「穴位」,大幅減少對健康細胞的傷害,副作用也小多了。但麻煩的是,癌細胞很會突變,用藥一段時間就容易產生抗藥性,這套點穴功夫也就漸漸失靈。

直到這個世紀,人類才終於領悟到:最強的武功,是驅動體內的「原力」,也就是「重新喚醒免疫系統」來對付癌症。這場關鍵轉折,也開啟了「癌症免疫療法」的新時代。

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你可能不知道,就算在健康狀態下,平均每天還是會產生數千個癌細胞。而我們之所以安然無恙,全靠體內那套日夜巡邏的「免疫監測 (immunosurveillance)」機制,看到癌細胞就立刻清除。但,癌細胞之所以難纏,就在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

免疫系統中,有一批受過嚴格訓練的菁英,叫做「T細胞」,他們是執行最終擊殺任務的霹靂小組。狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,這個偽裝的學名,「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, PD-L1) 」,縮寫PD-L1。

當T細胞來盤查時,T細胞身上帶有一個具備煞車功能的「讀卡機」,叫做「程序性細胞死亡蛋白受體-1 (programmed cell death protein 1, PD-1) 」,簡稱 PD-1。當癌細胞的 PD-L1 跟 T細胞的 PD-1 對上時,就等於是在說:「嘿,自己人啦!別查我」,也就是腫瘤癌細胞會表現很多可抑制免疫 T 細胞活性的分子,這些分子能通過免疫 T 細胞的檢查哨,等於是通知免疫系統無需攻擊的訊號,因此 T 細胞就真的會被唬住,轉身離開且放棄攻擊。

這種免疫系統控制的樞紐機制就稱為「免疫檢查點 (immune checkpoints)」。而我們熟知的「免疫檢查點抑制劑」,作用就像是把那張「偽良民證」直接撕掉的藥物。良民證一失效,T細胞就能識破騙局、發現這是大壞蛋,重新發動攻擊!

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狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,也就是「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, 縮寫PD-L1) 」/ 圖片來源:shutterstock

目前免疫療法已成為晚期癌症患者心目中最後一根救命稻草,理由是他們的體能可能無法負荷化療帶來的副作用;標靶藥物雖然有效,不過在用藥一段期間後,終究會出現抗藥性;而「免疫檢查點抑制劑」卻有機會讓癌症獲得長期的控制。

由於免疫檢查點抑制劑是借著免疫系統的刀來殺死腫瘤,所以有著毒性較低並且治療耐受性較佳的優勢。對免疫檢查點抑制劑有治療反應的患者,也能獲得比起化療更長的存活期,以及較好的生活品質。

不過,儘管免疫檢查點抑制劑改寫了治癌戰局,這些年下來,卻仍有些問題。

CD47來救?揭開癌細胞的「免死金牌」機制

「免疫檢查點抑制劑」雖然帶來治療突破,但還是有不少挑戰。

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首先,是藥費昂貴。 雖然在台灣,健保於 2019 年後已有條件給付,但對多數人仍是沉重負擔。 第二,也是最關鍵的,單獨使用時,它的治療反應率並不高。在許多情況下,大約只有 2成到3成的患者有效。

換句話說,仍有七到八成的患者可能看不到預期的效果,而且治療反應又比較慢,必須等 2 至 3 個月才能看出端倪。對患者來說,這種「沒把握、又得等」的療程,心理壓力自然不小。

為什麼會這樣?很簡單,因為這個方法的前提是,癌細胞得用「偽良民證」這一招才有效。但如果癌細胞根本不屑玩這一套呢?

想像一下,整套免疫系統抓壞人的流程,其實是這樣運作的:當癌細胞自然死亡,或被初步攻擊後,會留下些許「屍塊渣渣」——也就是抗原。這時,體內負責巡邏兼清理的「巨噬細胞」就會出動,把這些渣渣撿起來、分析特徵。比方說,它發現犯人都戴著一頂「大草帽」。

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接著,巨噬細胞會把這個特徵,發布成「通緝令」,交給其他免疫細胞,並進一步訓練剛剛提到的菁英霹靂小組─T細胞。T細胞學會辨認「大草帽」,就能出發去精準獵殺所有戴著草帽的癌細胞。

當癌細胞死亡後,會留下「抗原」。體內的「巨噬細胞」會採集並分析這些特徵,並發布「通緝令」給其它免疫細胞,T細胞一旦學會辨識特徵,就能精準出擊,獵殺所有癌細胞。/ 圖片來源:shutterstock

而PD-1/PD-L1 的偽裝術,是發生在最後一步:T 細胞正準備動手時,癌細胞突然高喊:「我是好人啊!」,來騙過 T 細胞。

但問題若出在第一步呢?如果第一關,巡邏的警察「巨噬細胞」就完全沒有察覺這些屍塊有問題,根本沒發通緝令呢?

這正是更高竿的癌細胞採用的策略:它們在細胞表面大量表現一種叫做「 CD47 」的蛋白質。這個 CD47 分子,就像一張寫著「自己人,別吃我!」的免死金牌,它會跟巨噬細胞上的接收器─訊號調節蛋白α (Signal regulatory protein α,SIRPα) 結合。當巨噬細胞一看到這訊號,大腦就會自動判斷:「喔,這是正常細胞,跳過。」

結果會怎樣?巨噬細胞從頭到尾毫無動作,癌細胞就大搖大擺地走過警察面前,連罪犯「戴草帽」的通緝令都沒被發布,T 細胞自然也就毫無頭緒要出動!

這就是為什麼只阻斷 PD-L1 的藥物反應率有限。因為在許多案例中,癌細胞連進到「被追殺」的階段都沒有!

為了解決這個問題,科學家把目標轉向了這面「免死金牌」,開始開發能阻斷 CD47 的生物藥。但開發 CD47 藥物的這條路,可說是一波三折。

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不只精準殺敵,更不能誤傷友軍

研發抗癌新藥,就像打造一把神兵利器,太強、太弱都不行!

第一代 CD47 藥物,就是威力太強的例子。第一代藥物是強效的「單株抗體」,你可以想像是超強力膠帶,直接把癌細胞表面的「免死金牌」CD47 封死。同時,這個膠帶尾端還有一段蛋白質IgG-Fc,這段蛋白質可以和免疫細胞上的Fc受體結合。就像插上一面「快來吃我」的小旗子,吸引巨噬細胞前來吞噬。

問題來了!CD47 不只存在於癌細胞,全身上下的正常細胞,尤其是紅血球,也有 CD47 作為自我保護的訊號。結果,第一代藥物這種「見 CD47 就封」的策略,完全不分敵我,導致巨噬細胞連紅血球也一起攻擊,造成嚴重的貧血問題。

這問題影響可不小,導致一些備受矚目的藥物,例如美國製藥公司吉立亞醫藥(Gilead)的明星藥物 magrolimab,在2024年2月宣布停止開發。它原本是預期用來治療急性骨髓性白血病(AML)的單株抗體藥物。

太猛不行,那第二代藥物就改弱一點。科學家不再用強效抗體,而是改用「融合蛋白」,也就是巨噬細胞身上接收器 SIRPα 的一部分。它一樣會去佔住 CD47 的位置,但結合力比較弱,特別是跟紅血球的 CD47 結合力,只有 1% 左右,安全性明顯提升。

像是輝瑞在 2021 年就砸下 22.6 億美元,收購生技公司 Trillium Therapeutics 來開發這類藥物。Trillium 使用的是名為 TTI-621 和 TTI-622 的兩種融合蛋白,可以阻斷 CD47 的反應位置。但在輝瑞2025年4月29號公布最新的研發進度報告上,TTI-621 已經悄悄消失。已經進到二期研究的TTI-622,則是在6月29號,研究狀態被改為「已終止」。原因是「無法招募到計畫數量的受試者」。

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但第二代也有個弱點:為了安全,它對癌細胞 CD47 的結合力,也跟著變弱了,導致藥效不如預期。

於是,第三代藥物的目標誕生了:能不能打造一個只對癌細胞有超強結合力,但對紅血球幾乎沒反應的「完美武器」?

為了找出這種神兵利器,科學家們搬出了超炫的篩選工具:噬菌體(Phage),一種專門感染細菌的病毒。別緊張,不是要把病毒打進體內!而是把它當成一個龐大的「鑰匙資料庫」。

科學家可以透過基因改造,再加上AI的協助,就可以快速製造出數億、數十億種表面蛋白質結構都略有不同的噬菌體模型。然後,就開始配對流程:

  1. 先把這些長像各異的「鑰匙」全部拿去試開「紅血球」這把鎖,能打開的通通淘汰!
  2. 剩下的再去試開「癌細胞」的鎖,從中挑出結合最強、最精準的那一把「神鑰」!

接著,就是把這把「神鑰」的結構複製下來,大量生產。可能會從噬菌體上切下來,或是定序入選噬菌體的基因,找出最佳序列。再將這段序列,放入其他表達載體中,例如細菌或是哺乳動物細胞中來生產蛋白質。最後再接上一段能號召免疫系統來攻擊的「標籤蛋白 IgG-Fc」,就大功告成了!

目前這領域的領頭羊之一,是美國的 ALX Oncology,他們的產品 Evorpacept 已完成二期臨床試驗。但他們的標籤蛋白使用的是 IgG1,對巨噬細胞的吸引力較弱,需要搭配其他藥物聯合使用。

而另一個值得關注的,是總部在台北的漢康生技。他們利用噬菌體平台,從上億個可能性中,篩選出了理想的融合蛋白 HCB101。同時,他們選擇的標籤蛋白 IgG4,是巨噬細胞比較「感興趣」的類型,理論上能更有效地觸發吞噬作用。在臨床一期試驗中,就展現了單獨用藥也能讓腫瘤顯著縮小的效果以及高劑量對腫瘤產生腫瘤顯著部分縮小效果。因為它結合了前幾代藥物的優點,有人稱之為「第 3.5 代」藥物。

除此之外,還有漢康生技的FBDB平台技術,這項技術可以將多個融合蛋白「串」在一起。例如,把能攻擊 CD47、PD-L1、甚至能調整腫瘤微環境、活化巨噬細胞與T細胞的融合蛋白接在一起。讓這些武器達成 1+1+1 遠大於 3 的超倍攻擊效果,多管齊下攻擊腫瘤細胞。

結語

從撕掉「偽良民證」的 PD-L1 抑制劑,到破解「免死金牌」的 CD47 藥物,再到利用 AI 和噬菌體平台,設計出越來越精準的千里追魂香。 

對我們來說,最棒的好消息,莫過於這些免疫療法,從沒有停下改進的腳步。科學家們正一步步克服反應率不足、副作用等等的缺點。這些努力,都為癌症的「長期控制」甚至「治癒」,帶來了更多的希望。

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3D組織學技術突破舊有視野:專訪銀獎得主簡宏任
顯微觀點_96
・2025/08/18 ・4337字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文轉載自顯微觀點

畫面中以腫瘤與腸道的交界處作為分割,上方為十二指腸的腸絨毛血管和神經網絡,下方則是侵襲的胰臟癌腫瘤,呈現出生命與疾病在邊界對峙的氛圍

2024台灣顯微攝影競賽評審都忍不住讚嘆:「影像具有魄力與情緒渲染力,讓人直觀感受到人體對抗癌症的不適和緊張。」

這幅「劍拔弩張」的影像由中研院基因體中心的博士後研究員簡宏任所拍攝。他目前的研究主題之一為探討胰臟癌的漸進發病過程中,出現的病變(lesion)和微環境變化。

他提到拍攝這張影像契機是當時正在做腫瘤轉移的試驗,正巧收到這個小鼠胰臟樣本。

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「那隻老鼠的胰臟腫瘤剛好長在十二指腸的旁邊」,簡宏任表示,胰臟有很多神經,而胰臟癌特別之處在於腫瘤長大後,神經也會跟著長進去。

「但腫瘤中的神經從哪裡來?是從胰臟裡面自己長進去,還是從旁邊的器官?以概念上來說,你各自的器官神經理論上應該不會交錯吧!」但過去很少有人做過這樣的觀察和研究,而透過顯微鏡的觀察,發現神經從十二指腸的肌肉層,沿著血管長到胰臟腫瘤裡面。

「下面這是腫瘤範圍,神經會長進去耶!這還滿神奇的」,簡宏任一邊對著影像比劃,一邊興奮地分享研究發現。

胰臟癌很難治療的原因之一是腫瘤中沒有或是很少具有免疫細胞浸潤,即無免疫源性的腫瘤-「冷」腫瘤。但從影像中看到標記成藍色的免疫細胞順著血管和神經的網路進到腫瘤生長區域。「可見免疫細胞其實是可以進去的,但是為何這些免疫細胞無法發揮殺死癌細胞的作用或是僅駐留在腫瘤中的局部位置」,簡宏任坦言目前還沒有答案。

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雖然對於免疫細胞和癌症之間的作用尚無明確解答,但影像的呈現仍然多少解開過去對於神經、血管和腫瘤之間如何交錯的疑惑。簡宏任表示,這都得歸功於3D組織學技術的發展。

器官很大病變很小 從2D走向3D找目標

胰臟癌又稱為「癌王」,因為癌症初期病人沒有任何不適,加上胰臟在腹腔深處,難以用超音波早期發現癌症病變,等到壓迫到其他器官出現腹痛、胃口差等症狀,腫瘤都已長得很大或是出現轉移,惡化速度快。

簡宏任研究的一部分就是觀察癌前病變的病理樣態。

胰臟很重要的功能分為內分泌和外分泌。內分泌為分泌胰島素調解血糖,外分泌則是分泌胰液含有多種消化酵素,進行醣類、蛋白質、和脂肪的消化作用。

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簡宏任表示,胰臟腺泡細胞分泌的消化液需要透過導管結構送到消化系統,而研究發現這種導管結構可能會出現癌前病變,這些病變稱為胰臟上皮內瘤樣病變(pancreatic intraepithelial neoplasia, PanIN)。而PanIN也可能會由胰腺泡到導管化生(acinar-to-ductal metaplasia, ADM)發展而來。病變的進展是多重步驟的過程,除了病變細胞本身基因層面的改變之外,外在的微環境也會影響這些PanIN的發育。

因為胰臟組織裡細胞種類眾多,不同種類細胞的組成可能塑造出適合病變成長的環境;雖然這些病變並不一定最後都會走向癌症。而他所待的胡春美老師研究室,就在關注病變過程微環境的變化。

另一方面,胰臟癌難以早期發現,通常是轉移到肝臟,發現肝臟腫瘤後才回頭找出胰臟腫瘤。而發生遠端轉移之前,從原位胰臟腫瘤脫離的細胞團可能在血液中循環,這些細胞團被稱為循環腫瘤細胞簇(Circulating tumor microemboli, CTM)。

簡宏任另一部分的研究重心便是放在這些循環腫瘤細胞簇的特徵及其是否有喜歡的微環境,藉以找出可能的轉移熱點,以更好地了解癌症轉移並尋找治療的契機。

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然而微環境「長成什麼樣子」,難以用一般分子生物的技術觀察,必須整合病理學的技術來「看見」其真實的樣態。

「但問題又來了,要怎麼找到這些小小的、開始發生病變的位置?」簡宏任說,在模式小鼠中,胰臟病變的平均直徑僅約100至200微米(µm,micrometer),以老鼠胰臟2公分乘以1.5公分的面積、厚度0.5公分來看,一個病變保守估計可能只佔胰臟體積的十萬分之一到百萬分之一。

過去受限於常規組織學技術的切片方法,研究者只能製備厚度3到5微米左右的樣本,以觀察組織薄片上二維(2D)空間的訊息。而且切片過程不僅得破壞樣本,對於無法明確知道起始位置、難以定位的目標來說,也無法準確擷取到想要的影像。

但是組織透明化技術允許研究者在不切片或是增加切片厚度的方式下製備出「厚」樣本,如此一來樣本就能保有立體的三維(3D)空間訊息。使用3D組織學技術便可以看到整體結構,再去找尋「不一樣」、「可能是病變」的部位加以觀察、分析。

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簡宏任表示,3D組織學技術對於觀察隨機分布或是網狀、網路性質的結構特別有利。

組織透明化技術

使用光學系統觀察生物組織時,常會面臨因為光散色(light scatter )的問題,觀察深層樣本時會因為難以對焦而模糊。就算使用連續薄切片再3D重建,不僅耗時費力也常發生影像對位不易或是資訊不連續的問題。組織透明化技術則是將組織內部不同構成物質的折射率趨近一致化,將組織呈現出透明的效果。

圖片來源:擷取自湯學成團隊發表之Transparent tissue in solid state for solventfree and antifade 3D imaging

不過3D組織學技術並不是這麼簡單,其中組織透明化是十分關鍵的步驟。2010年代初期第一代透明化技術出世後,應用這項技術的研究開始變得熱門,但主要都是以大腦為研究主體並加以改良。然而像是胰臟或是其他器官,當時應用此技術的研究較少且製備高品質樣本的過程充滿挑戰。

簡宏任提到,以胰臟為例,製備透明胰臟樣本的難處在於,作為消化器官的胰臟本身會分泌消化液。當實驗進行,老鼠一犧牲,血液停止循環時,那些消化液就「停留在原地,開始消化牠自己」。一旦前置處理不理想,看到有點缺損的器官就無法判定是已經發生病變,還是被消化液破壞,影響後續的影像品質。

除了胰臟外,肝臟也是不易製備出透明化樣本的器官之一。因肝臟受到膽紅素(Bilirubin)影響而有顏色,這些色素一方面會阻擋雷射激發組織內的標定結構,也會限制激發出的螢光訊號回到偵測器。如何漂白可以達到透明化效果又不會去除掉標定的抗原,便成為一大學問。因此,透明化技術必須對應不同器官建立合適的前處理流程以提升樣本品質。

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前處理之外,折射率也是需要考量的因素,簡宏任碩博班期間的指導教授湯學成提出將組織「固化」的想法。

「90%以上的透明化技術最後都處在溶劑中漂浮的狀態,雖然可以從四面八方觀察,但折射率固態大於液態,液態大於氣態。若能把折射率提升,透明度更好便能看到更多資訊」,湯學成教授的團隊反覆試驗後研發出可同時將生物樣本透明化與固化的技術。

由於光在不同介質中的因不同折射率導致光的散射。他們依據流體折射率與密度之間所滿足的Gladstone-Dale關係式,以高折射率的高n丙烯醯胺共聚物(high-n acrylamide-based copolymer)來填充組織的空隙,使折射率一致,達到透明化目的。

再進一步用紫外光(UV)照射成為固態高密度共聚物,提高折射率並成為穩定的透明樣本。

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這樣的透明化技術相較過去,不僅克服組織放在溶劑裡攜帶不易、蒸發等問題,在實驗過程中也發現固體透明組織具有抗螢光淬滅(antifade)的特性。

由於使用共軛焦顯微鏡觀測時,需要使用雷射激發抗體螢光,如果照射多次可能因為螢光強度衰減而漸漸觀測不到訊號。

但是湯學成教授團隊所開發的固態透明化技術,儘管進行500次雷射掃描,螢光訊號僅下降9% ± 2%;相比其他液態透明化技術的樣本下降幅度在55%至95%,可說是非常穩定,適合長時間、多次成像。

「當別人對研究存疑時,以往只能就影片或是拍好的圖片討論,但有了這個材料,就可以將樣本直接寄給對方」,除了上述的優勢,簡宏任認為新材料還能促進學術交流。

簡宏任介紹固態透明化技術,攝影/林任遠

點滿技能樹 喜獲銀獎

不過,組織透明化後雖能更加輕易找到病變位置,但拍攝「有拍照」跟「拍好照」是天差地遠的事。

「既然已經花了那麼多的精力、資源,做了這麼好的片子(樣本),那你要怎麼吸引『觀眾』(論文審查者、同儕),讓人家覺得研究、看到的東西,有那麼重要?」簡宏任認為安排顏色對比、構圖,以突顯影像中的重點是非常關鍵的。

以「對峙」這幅作品來看,簡宏任解釋,他通常將畫面面積最大的部分以白或灰等顏色處理,因此佔據畫面最大的腸道細胞以白色呈現並降低對比。至於神經與血管是他想強調的部分,便用較亮的紅、黃等色系,尤其大部分的人直覺認為血管是紅色,因此血管套上紅色,神經便給予黃色標示。免疫細胞則選擇藍色,在紅、黃色當中得以突顯,也避免以為是組織間交疊出的疊加色。紅、黃與藍的選色也應用了消減型的三原色(subtractive mixing color model)的概念,以不交疊的原色(primary color)凸顯不同結構的特色。

對於顏色、構圖呈現的敏銳度,也源自簡宏任過去的學經歷。簡宏任並非一開始就走上研究之路。國中畢業後選擇高職就讀的他,選修科目的平面設計與視覺藝術奠定了他美學的基礎;但在學術學程的課程中,他也發現自己對生物也挺感興趣,因此大學選擇分子生物暨人類遺傳學系就讀。

只是相較於「看不見」的分子生物,簡宏任更喜歡「看得見」的生物(顯微)影像。投身固態組織透明化技術的研究後,當中有些需要用到紫外光等儀器設備,也因為簡宏任高職時曾參加微控制相關的社團,喜歡動手操作,因此可以自己架設一些小型機台。

簡宏任笑說:「這次得獎算是把過去學的技能串在一起,技能樹剛好都點滿。」不過他也謙稱,得獎是運氣,在作品展看到其他人的作品時,可以看到不同技術在製備上也都有其厲害之處;銀獎抑或優選還是看評審的選擇,只能把自己最好的部分拿出來展現。


簡宏任介紹固化系統。攝影/楊雅棠

固化過程若是讓液態慢慢凝固,一方面時間漫長,另一方面容易出現不均勻的問題。因此簡宏任索性運用過去社團習得的技術,自行動手製作「固化系統」。從選擇適合波長的紫外線光源和照射時間,以避免蛋白質變性或是氣泡跑進透明化樣本,到組裝焊接,簡宏任全都自己來。

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精準醫療新里程碑:免疫療法如何改變晚期頭頸癌一線治療格局?
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・2025/08/16 ・2646字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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免疫治療大幅推進了晚期頭頸癌的治療成效,義大癌治療醫院腫瘤科主任謝孟哲醫師表示,「在開始任何第一線治療之前,務必進行PD-L1 CPS檢測,幫助醫師判斷該使用單獨免疫治療,還是免疫治療合併化療,才能發揮較佳的療效!」

頭頸癌是指發生在頭頸部的癌症,例如舌癌、口腔癌、臉頰癌等。謝孟哲醫師指出,根據衛生福利部國民健康署《111年癌症登記報告》,台灣每年有超過8000例新個案,其中近九成為男性,男性患者的年齡中位數為59歲。頭頸癌與吸菸、飲酒及嚼檳榔有很強的關聯性。

頭頸癌常對外觀、語言、吞嚥、呼吸功能造成損害,嚴重影響生活品質,而且可能導致失能。經過治療後,約5成的頭頸癌病灶會復發或轉移。

晚期頭頸癌的治療大多需要使用全身性治療,例如化學治療、免疫治療、標靶治療等。北榮腫瘤科主任楊慕華醫師指出,相較於傳統化學治療,免疫治療的治療機轉較精準,能夠顯著提升治療成效。免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor,ICI)已是晚期頭頸癌重要的治療工具。

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人體免疫系統的T細胞具有辨識並毒殺癌細胞的能力,但是癌細胞能夠與T細胞的免疫檢查點接合,進而抑制T細胞功能。ICI免疫檢查點抑制劑可以阻斷癌細胞與T細胞的免疫檢查點接合,讓T細胞能夠辨識並毒殺癌細胞。

針對晚期頭頸癌,ICI免疫檢查點抑制劑可「先發使用」,在疾病復發或轉移時即開始啟用,或「後援使用」在其他標準治療無效後才開始使用。楊慕華醫師表示,最近幾年的研究顯示,免疫治療如果能夠在病人接受其他藥物治療之前使用,效果會比較好。甚至在術前先行給予免疫治療,能夠獲得明顯的臨床效益,包括整體存活期的延長。

可能的原因是當腫瘤尚未接受其他治療時,其抗原表現較清晰、免疫系統辨識力較強。楊慕華醫師解釋,在經歷過其他治療後,腫瘤微環境可能已經改變,而影響免疫治療的成效。因此,將免疫治療提早應用到治療的前線,對患者會比較有利。

目前在復發或轉移性頭頸癌的治療中,免疫療法與標靶治療皆已被列為第一線標準治療,不過台灣的健保限制兩者僅能擇一使用。謝孟哲醫師說,根據國際大型第三期臨床試驗,比較免疫治療與傳統化療合併標靶治療在第一線的治療成效,結果顯示免疫治療的整體存活期(Overall Survival,OS)優於化療合併標靶治療。

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根據PD-L1 CPS(Combined Positive Score)表現分數進行的次族群分析,若CPS 在20以上,單獨使用免疫治療的效果明顯優於化療合併標靶治療,不僅存活期更長,副作用也較少。若CPS介於 1至19,化療合併免疫治療的效果優於化療合併標靶治療。若CPS小於1,化療合併免疫治療與化療合併標靶治療的效果相當,差異不顯著。因此,臨床實務上,醫師會依據病人的PD-L1 CPS表現分數,來擬定合適的治療策略。

免疫治療的特點是反應時間相對較慢。楊慕華醫師指出,如果病況急迫,例如有大範圍的內臟侵犯或重要器官的壓迫(如氣管),可以採用免疫治療合併化學治療,有助於快速縮小腫瘤體積,同時發揮免疫治療的長期維持效果,為後續的根除性療法(如手術或放射治療)爭取更好條件。這種策略在多種癌症類型的研究中已證實具有效益,也逐漸成為臨床考量的重點。

若病人的腫瘤較小,且經檢測發現其PD-L1 CPS表現分數達20以上,這類病人非常適合單獨使用免疫治療。因為單用免疫治療能達到較佳的整體存活率,且副作用較小。謝孟哲醫師說,若腫瘤體積較大、轉移範圍廣或病情進展迅速,醫師就會傾向採用免疫治療合併化學治療。希望能在短時間內有效縮小腫瘤、穩定病情,避免因腫瘤惡化而導致的併發症。

另一個關鍵因素是患者的整體身體狀況,相較於傳統化學治療,免疫治療的副作用較低,對高齡或虛弱的患者而言耐受性較好。持續治療後,腫瘤可能逐步受到控制,不僅能改善症狀,也有助於改善生活品質、延長存活時間。

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精準醫療的發展,讓晚期頭頸癌的治療成效顯著提升,請務必與醫師詳細討論,共同擬定更有效且個人化的治療策略!

筆記重點整理

  • 頭頸癌常對外觀、語言、吞嚥、呼吸功能造成損害,嚴重影響生活品質,而且可能導致失能。經過治療後,約5成的頭頸癌病灶會復發或轉移。
  • 晚期頭頸癌的治療大多需要使用全身性治療,例如化學治療、免疫治療、標靶治療等。最近幾年的研究顯示,免疫治療如果能夠在病人接受其他藥物治療之前使用,效果會比較好。甚至在術前先行給予免疫治療,能夠獲得明顯的臨床效益,包括整體存活期的延長。
  • 目前在復發或轉移性頭頸癌的治療中,免疫療法與標靶治療皆已被列為第一線標準治療,不過台灣的健保限制兩者僅能擇一使用。根據國際大型第三期臨床試驗,比較免疫治療與傳統化療合併標靶治療在第一線的治療成效,結果顯示免疫治療的整體存活期(Overall Survival,OS)優於化療合併標靶治療。
  • 若病人的腫瘤較小,且經檢測發現其PD-L1 CPS表現分數達20以上,這類病人非常適合單獨使用免疫治療。因為單用免疫治療能達到較佳的整體存活率,且副作用較小。若腫瘤體積較大、轉移範圍廣或病情進展迅速,醫師就會傾向採用免疫治療合併化學治療。希望能在短時間內有效縮小腫瘤、穩定病情,避免因腫瘤惡化而導致的併發症。

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