治療血癌的醫療新科技 CAR-T,是一種把 T 細胞做成活的藥品,釋放到身體內治療癌症的新療法,能夠把血液和淋巴系統裡的癌細胞清理得乾乾淨淨。
2022 年 11 月出現了一種新的免疫療法,目前已通過人體臨床一期試驗。其能夠攻克肺癌、乳癌、大腸癌等會長出實體腫瘤的癌症,而這些實體癌就是目前 CAR-T 還難以突破的瓶頸。
究竟這是什麼樣的療法?有沒有副作用呢?又有哪些障礙等待突破?
這次公開的新醫療技術還沒有全球一致的名稱,我們暫時先採用生醫領域對這類操控 T 細胞科技的俗稱:個人化 T 細胞受體 T 細胞療法(personalized TCR T-cell therapies;本文使用「TCR-T 療法」稱之),目前已通過人體臨床一期試驗,其結果發表於《Nature》期刊。
TCR 為 T 細胞受體(T cell receptor)的縮寫,是位在細胞表面的一種蛋白質。T 細胞則是人體白血球的一種,可以將其比喻成一批 24 小時在體內巡邏的軍隊,T 細胞會使用 TCR 來分辨正常細胞和外來異物,一旦偵測到病毒、細菌或癌細胞,就會馬上發動攻擊,把它們殺掉。
接著,我們進一步來看《Nature》上的 TCR-T 人體試驗報告。結果表明,一期臨床試驗總共治療 16 位病人,其中 5 個人腫瘤大小維持不變或縮小了一點,11 個人的腫瘤還是繼續長大。
看到這結果你可能會想:效果明明很差啊!
是這樣的,TCR-T 療法對於專業人士來說,有三大看點:
這次的人體臨床試驗是為了確定 TCR-T 療法的安全性,因此先使用較低的劑量來治療;試驗結果驗證了其可行性,副作用也在可接受範圍內。故接下來的目標為調整出最佳劑量和確認治療條件,且有機會成為泛用型的療法,可治療多種癌症,不侷限於只能針對單一癌種。
TCR-T 療法可謂「基因工程+數位科技」攜手合作的成果。
概略來說,TCR-T 是融合了兩股力量才能實現的:一為電腦的演算法,用來推測要怎樣修改 T 細胞裡的特定基因;另一個是基因剪刀 CRISPR-Cas9,按照計算出來的結果去編輯細胞基因。
CRISPR 是這幾年非常熱門的基因編輯技術,簡單來說,這項技術運用了一套特殊的蛋白質加上核酸標記,能夠準確的切下一小段 DNA 序列,然後嵌入人工設計的 DNA;在這裡,我們需要改寫的就是 TCR 的基因。
人體的細胞會把自己內部製造、或是外來入侵的蛋白質用酵素切碎成片段,接著把這些碎片搬運到細胞表面,放置在一種叫做「第一型主要組織相容性複合物」(Major Histocompatibility Complex class I;簡稱 MHC-I)的分子的頂端。T 細胞會用 TCR 去判讀 MHC-I,如果發現某個細胞表面出現異常的碎片,便會判斷這個細胞已經被病毒、細菌感染或發生病變,馬上出手清除。
TCR-T 療法便是用人工去改寫 T 細胞裡的 TCR 基因,使轉譯出來的 TCR 蛋白質分子結構發生變化,讓 T 細胞變得能夠認出癌細胞碎片,消滅掉腫瘤細胞。
製造 TCR-T 和進行治療的過程相當繁複,可拆解成 8 個步驟:
而 TCR-T 有可能導致的副作用有:「細胞激素症候群」或「神經毒性症候群」,例如受試病人中就有人因為細胞激素上升而發燒,也有 1 人發生腦炎,走路和寫字都困難。
若將 CAR-T 和 TCR-T 比較,可以把 CAR-T 想像成是 T 細胞直接加裝追蹤系統的外掛,提升命中機會;而 TCR-T 則像是精準育種後的 T 細胞,挑選出有效的基因,用來修飾 T 細胞,強化原本就有的火力,讓它發揮得更好。
CAR-T 療法亦持續突破,不斷進化出新型態的技術。現在已經發展出一種新技術,把一批 CAR-T 細胞封裝在特製的水凝膠裡面,其內還摻著能提高細胞活性的細胞刺激因子,打進人體後會慢慢崩解融化,釋放出裡面的 CAR-T 細胞;該技術發表在 2022 年 4 月的《Science》。
CAR-T 療法原始的做法是:把 CAR-T 細胞用吊點滴的方式注射到靜脈血管裡,順著血液循環去攻擊癌細胞;但是這樣做,CAR-T 細胞可能在人體環境裡面不斷消耗掉活力,如果攻擊對象是實體腫瘤的話,很容易後繼無力,沒辦法消滅掉腫瘤。此外,實體腫瘤還有各種方法來武裝自己,例如:改變腫瘤微環境來抑制 CAR-T 細胞的活性。
有了水凝膠封裝的方式,就可以緩緩一直釋放出 CAR-T 細胞,把細胞濃度維持在一定的範圍內,並且不斷釋出刺激因子,提升細胞活性,等於和腫瘤打持久戰,一點一滴把實體腫瘤瓦解掉。
還有一種對策:讓 CAR-T 細胞自帶興奮劑。
在腫瘤微環境之中,除缺乏氧氣外,腫瘤本身還會分泌出許多化學物質,抑制了 CAR-T 細胞的活性。
解決方法就是:在 CAR-T 細胞中再插進一段基因,讓細胞表面多長出另一種蛋白質,一旦碰觸到癌細胞,就會啟動 T 細胞裡的細胞激素分泌機制,這種細胞激素對於 T 細胞來說就如同興奮劑,能夠提升活性。
也就是說,CAR-T 一邊在奮力廝殺的時候,一邊還自己分泌能夠刺激自己興奮的物質,強化攻擊力和延長續航力,使 CAR-T 能夠破壞實體腫瘤;這項研究也於 2022 年底發表在《Science》。
隨著醫學科技進步,不論是 CAR-T 還是 TCR-T,是否能達成剷除實體腫瘤的終極目標、治好疾病,二者的發展令人期待。
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1 月 12 日立法院三讀通過修正「菸害防制法」部分條文,你有曾想過,小時候而熟能詳的吸菸對身體有害,這句話的出處是哪裡嗎?還有吸菸如何對身體有害呢?
最早可以追溯到 1602 年的匿名投稿論文《煙囪清潔工的工作》[ 2 ],其中指出,煙灰經常造成煙囪清潔工出現一些疾病,而菸草可能也有類似的影響,這是已知最早將吸菸與對身體有不良影響掛勾。
但直到 1964 年,美國公共衛生部長路德·泰瑞 (Luther Terry) 發佈了一篇名為《吸煙與健康》[ 3 ]的報告,文章中直接寫到「香菸與人類肺癌有關」、「罹患肺癌的風險隨吸菸期間和每日吸菸數量而提高,並隨戒菸時間而降低」,並做出了一個結論「吸煙會導致癌症」。
這時候你可能會想,那所以他們有直接證據來證實嗎?但事實是在這篇論文發布的當下,其他他們手中握有的證據並不是非常足夠,但為何當時候美國公共衛生部長就直接結論吸菸是肺癌的成因呢?
首先,我們先介紹一下時空背景:
這時候你可能發現了,吸菸和癌症似乎真的有點關聯,那我們該怎麼證明呢?這時候我們可以透過隨機對照實驗來比較吸菸者與非吸菸者,兩者在於肺癌發生率的差別。
你可能會問,那隨機對照實驗是什麼?簡單來說就是找兩組人,並將其分為變因控制幾乎相同的兩組,並讓一組保持不吸菸的狀態,讓另一組保持著持續吸菸的狀態,然後每年檢查他們的身體狀況,這樣我們就可以有個最直觀的證據來檢測吸菸到底有沒有害。
這時候你一定很好奇,那結果呢?這邊我簡單介紹兩個結論:吸菸者死於肺癌的機率平均是不吸菸者的 11 倍,而吸菸量較多的人死亡的風險比不吸菸者高出 120 %[ 3 ],這時候你一定會說,明明都有這些統計數字了阿,那為什麼還會說證據不足呢?
因為當時並不知道吸菸是如何造成肺癌的,就像當時菸草業者說:「有任何人能夠證明香煙煙霧中發現的任何成分是造成肺癌的原因嗎?並沒有。[ 6 ]」,他們的說詞是:「很多都有關聯,但你們沒有明確證據的猜測,這件事就是『不一定』是對的。」
那為什麼美國公共衛生部就直接說吸菸就會導致肺癌呢?其實他們並不知道,但他們藉由一下幾點原因才決定禁止:
所以雖然沒有像現在一樣多的證據來支持吸菸是如何造成肺癌,但美國公共衛生部還是決定宣布吸菸會導致癌症。
前面我們說到,科學家從統計上面找到吸菸與肺癌之間的關聯,現在我要從生物與化學的角度來探討,煙霧與肺癌之間的直接關聯。
這時候我們可以從香菸含有的成分下手,找出其中的致癌物,也就是引起癌症的分子,從實驗數據來看,香煙煙霧至少含有 3500 種化合物和 55 種致癌物質,其中以多環芳香烴(PAHs)和 4 -甲基亞硝胺基 – 1 – 3 – 吡啶基 – 1 -丁酮(NNK)作為致癌的主要分子[ 12 ]。
這邊我以 NNK 為例,實驗人員利用給予老鼠不同劑量的 NNK ,來測試老鼠食用多少 NNK 才會罹癌,從數據上來看老鼠的半數致死量 (LD50) 為每公斤 1 克[ 13 ]。半數致死量換句話來說,也就是多少劑量可以造成一半的生物致死,拿上述的實驗為例,假設老鼠平均體重為 300 克,那我們投放含有 0.3 克 NNK 的物質就可以造成半數的老鼠死亡。
那究竟為什麼 NNK 會造成癌症呢?別急,我們先看看 NNK 進入身體內會發生什麼事?不難想像的是,大部分 NNK 就會順著身體的清理機制離開身體,但少部分的 NNK 會被 P450 細胞色素(身體裡的一種蛋白質,主要作用是催化氧化有機化合物)代謝成具活性的 NNK ,而這個活性物質就會與身體裡的 DNA 結合,結合後就會造成致癌基因和腫瘤抑制基因的有害突變,這可以被認為是腫瘤造成的起始[ 14 ]。
最後你可能會問,到底是什麼基因突變才會造成肺癌?答案就是 KRAS 和 TP53 這兩個基因,同時它們也被認為是肺癌的預測指標[ 15 ]。
我們可以簡單來說,吸菸為何會造成癌症,因為吸菸中的有害物質 NNK ,會進入人體中,然後被 P450 細胞色素激活並與 DNA 結合,然後碰巧與 KRAS 和 TP53 其中一個基因結合,就會讓人有很高機率會的癌症。
這個看起來很簡單的結論,其實也是每個科學家花很多時間,與實驗動物們的貢獻,才讓他們說明了燃燒後的菸草產生化學物質是如何對我們的健康產生威脅,使得我們制訂嚴苛的法案,去警告大家香菸的危害,讓我們可以活得更健康。
從歷史我們能夠了解,要釐清真相並非一件容易的事,其實在 1920 年代就有一名化學家 Angel Honorio Roffo 通過實驗證明,燃燒煙草產生的焦油會誘發癌症,可惜不幸的是因為二戰的緣故,德語的醫學期刊就被世人給遺忘,不然就不會有找不到菸草致癌的實驗證據[ 16 ]。
COVID-19 疫情受到極大的關注,但是當新冠肺炎疫苗成為焦點之後,許多重要疫苗,例如流感疫苗、肺炎鏈球菌疫苗、HPV 疫苗、輪狀病毒疫苗、水痘疫苗等便可能受到忽略。隨著新冠肺炎疫情趨緩,許多民眾開始重新檢視這些病毒帶來的健康威脅。
為了因應新冠肺炎,大家都會採取各種防疫措施,例如戴口罩、勤洗手、保持社交距離、避免群聚等,這些防疫措施除了有助預防新冠肺炎病毒之外,也能預防各種呼吸道病毒、腸胃道病毒,使遭到感染的人數大幅下降。
當自然感染的人數較少時,如果大家又沒有接種疫苗,便無法形成群體免疫。因此在新冠肺炎 COVID-19 防疫規定逐步放寬之後,各種呼吸道病毒、腸胃道病毒的疫情便可能逐漸升溫。
「進入秋、冬季節,大家要記得打流感疫苗!」台灣疫苗推動協會理事長黃玉成醫師指出,因為流感病毒很容易發生變異,每年流行的病毒株皆不太相同,所以需要每年施打流感疫苗才能產生保護力,預防流感重症的發生。
肺炎鏈球菌存在人類鼻腔內,可以透過飛沫傳染,容易遭到感染的族群包括 5 歲以下幼童、65 歲以上老年人、慢性病患(如慢性腎病變、慢性心臟疾病、糖尿病、慢性肺病、慢性肝病等)、先天或後天免疫功能不全患者。
肺炎鏈球菌可能導致肺炎、腦膜炎、心包膜炎、菌血症、敗血症等嚴重併發症,恐導致死亡。黃玉成醫師提醒,肺炎鏈球菌是導致流行性感冒併發細菌性肺炎的主要病原菌之一,年長者要考慮接種肺炎鏈球菌疫苗,降低重症的風險。
輪狀病毒可透過食物、飲水傳染,是造成幼兒腸胃炎的重要原因,常見症狀包括嘔吐、腹瀉、腹痛、發燒、食慾不振等,嚴重上吐下瀉會造成脫水,而經常需要住院治療。目前已有輪狀病毒口服疫苗,出生滿2個月便可以接種,有助降低輪狀病毒感染的機會。
人類乳突病毒 HPV 主要經由性接觸傳染,遭到感染後通常沒有明顯症狀,所以不容易察覺。目前沒有治療人類乳突病毒的藥物,多數患者會漸漸痊癒,但是有部分患者會演變成持續性感染,增加罹患癌症的機會。
人類乳突病毒 HPV 有很多型,其中幾型可能增加罹患癌症的風險,黃玉成醫師表示,在女性可能導致子宮頸癌、陰道癌,在男性還可能導致頭頸癌、咽喉癌、肛門癌等。
HPV 疫苗便是針對幾個較容易導致癌症的病毒型別(如第 16、18、52、58、31、33 型等),希望可以降低遭到感染的機會,進而預防相關癌症的發生。於尚未有性接觸、沒有感染過人類乳突病毒時接種 HPV 疫苗,能發揮較佳的保護效果,不過有性接觸後仍然可以接種。HPV 疫苗為非活性疫苗,9 至 45 歲的男性與女性皆可以接種,以提升保護力。
目前全世界有超過 100 個國家將 HPV 疫苗納入國家疫苗接種計畫,其中一半國家鼓勵男女共同施打,而台灣國民健康署目前也推動國中女生公費接種 HPV 疫苗的服務,期待未來可以達到兩性疫苗平權的目標,讓男生也能公費接種 HPV 疫苗。
除了接種 HPV 疫苗之外,安全性行為(包括全程使用保險套、避免多重性伴侶)也有助於降低感染人類乳突病毒的風險。
在接種 HPV 疫苗後,仍要定期做子宮頸抹片檢查,國民健康署補助 30 歲以上婦女每年一次子宮頸抹片檢查,未滿 30 歲已有性行為 3 年以上的女性,也可考慮自行就醫接受子宮頸抹片檢查,才能及早發現子宮頸病變,及早接受治療。
面對多種可能需要接種的疫苗,民眾經常會問,「可以同時接種兩種疫苗嗎?」
能否同時接種疫苗,會考慮疫苗的屬性。黃玉成醫師解釋,如果兩者都是非活性疫苗,可以同時施打;如果分別是活性疫苗與非活性疫苗,也可以同時施打,或在接近的時間內分別施打;如果是活性疫苗與活性疫苗,例如麻疹、腮腺炎、水痘,可以同時施打,但是如果不同時施打,就需要間隔 1 個月以上。
「不能同時施打的疫苗其實不多,如果有相關疑問都可以詢問您的醫師。」黃玉成醫師說,「同時接種兩種疫苗時,可以接種在不同的手臂。如果需要施打第三種疫苗,建議相隔一段距離施打。」
疫苗是非常重要的發明,能夠幫助人類對特定病原產生保護力,減少重症發生、降低罹癌風險。新冠肺炎疫情讓我們體會到疫苗的重要性,也可藉此機會盤點,檢視疫苗接種計畫,保護自己,也保護家人!