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發電緩解你的憂!——「深腦刺激術」新突破,為憂鬱症患者點一盞燈

Fisher_96
・2021/11/17 ・2521字 ・閱讀時間約 5 分鐘

憂鬱症在現代社會越來越常見,對大眾來說,憂鬱症已經不是一種少見的病症。WHO 估計,目前全球大約有 2.8 億人患有憂鬱症,佔全世界人口 3.8%,成年人更是每 20 人之中就有 1 個人患有這種精神障礙。

憂鬱症是不知足?誤會可大了!

憂鬱症與常見的情緒波動和對日常生活的短暫情緒反應不同,雖然都具有「憂鬱」的情緒,但需要出現特定幾項症狀,並且在特定期間內反覆或持續不斷出現,才會被診斷為憂鬱症。它是一個社會、心理和生物等因素在相互作用的結果,成因相當複雜,具體的原因則還不能確定,目前能確定的只有經歷過不利生活的事件的人更容易患病,例如失業、喪親之痛、創傷等。

而憂鬱症帶來的影響也不只有負面的情緒表現,當患病程度到達中度或重度並且反覆發作時,可能會導致嚴重問題,例如患者在日常生活、工作或家庭中因為痛苦不堪而而表現不佳。同時,憂鬱症又會導致更多的壓力和功能障礙,使患者的生活和憂鬱症持續惡化,成為一個惡性循環。在最糟糕的情況下,它也會導致患者自殺。

WHO 估計,目前全球大約有 2.8 億人患有憂鬱症,佔全世界人口 3.8%。圖/Pexels

目前針對憂鬱症有幾種比較常見的治療方法,例如心理治療、行為活化治療、認知行為療法和人際關係心理療法,以及抗憂鬱藥物的服用,例如三環抗鬱劑(TCA)、選擇性血清素回收抑制劑(SSRIs)、正腎上腺素與血清素回收抑制劑(SNRI)等。但是,憂鬱症目前沒有可以客觀判斷心理健康的方式,因此也沒有特定的療法可以完全治癒憂鬱症。

憂鬱症的治療也因人而異,每個患者的疾病成因不同、有效的治療方式也不同,因此必須要透過各種不同療法或藥物的不斷嘗試,才有機會看到一線生機。但最糟的是,多達三分之一的憂鬱症患者對治療沒有反應或產生抗藥性,似乎沒有任何藥物或治療類型對他們有幫助,對憂鬱症重症患者來說,未來簡直一片黑暗。

新療法見效!為在黑暗中的人點一盞燈

過去,以神經科學治療精神疾病的方式,是用於治療帕金森氏症的深腦刺激術(Deep Brain Stimulation, DBS),這個治療方式是利用類似心律調節器的設備,因為用於大腦所以就稱它為大腦起搏器。其藉由電流來控制並調節腦內不正常的活動訊號。

深腦刺激術裝置示意圖。圖/American Association of Neurological Surgeons

同樣是大腦活動有異而導致的憂鬱症,也曾經被認為可以用同樣方式進行治療,但過往的臨床實驗結果顯示,用大腦起搏器治療憂鬱症的成功率不如治療帕金森氏症有效。其中一個原因是,大多數設備只能在大腦的特定區域進行持續的電刺激,而憂鬱症在不同患者身上可能涉及不同大腦領域,因此要應用這個方法治療憂鬱症就成了一種挑戰。

不過,最近出現了一個對憂鬱症患者與醫師們的好消息!加州大學舊金山分校神經外科醫生愛德華.張(Edward Chang)在 2021 年 10 月 4 日的《自然醫學》雜誌上發表了最新研究,發現了與情緒狀態相關的大腦活動模式,並確定了可以透過刺激大腦的特定區域,以緩解憂鬱情緒的產生。他們透過大腦起搏器刺激大腦迴路,成功治療了一名憂鬱症的重症患者。

同樣是 DBS 療法,為何這次成功了?

在過去的研究中,對大腦的刺激是以預設的時間間隔持續進行的,而不是在導致憂鬱的大腦活動出現時才進行。這次,研究人員先追蹤了受試者大腦異常活動的位置,才依此制定了腦部起搏器的刺激條件。

團隊也在受試者的腦中發現了一種神經生物標誌物(某種憂鬱症狀發作時腦波活動的特定模式),並依此來確認患者發作時的大腦活動區域,再加以刺激,使得團隊可以針對不同患者進行不同的「客製化」治療。

而刺激的方式則是將設備的電極導線放在標定的大腦區域,持續監控大腦活動,當檢測到生物標誌物時,設備就會向另一條導線發出信號,並在幾秒內提供微量(1mA)的電流,這個電流會導致神經活動發生變化,以改善憂鬱症發作時患者的大腦活動以及症狀。

深腦刺激術(Deep Brain Stimulation, DBS) 。影/UC San Francisco (UCSF)

為重症患者,量身打造治療方案

『這種療法的有效性表明,我們不僅確定了正確的大腦迴路和生物標誌物,而且還能夠在試驗的後期階段使用植入的設備,在完全不同的治療階段重複利用這樣的治療方式。』論文的第一作者之一,加州大學舊金山分校精神病學家凱瑟琳.斯坎戈斯(Katherine Scangos)說:「我們可以在出現症狀時立即進行治療,這是一種解決最難治療的憂鬱症病例的全新治療方法。」

『我們能夠為一名憂鬱症患者提供這種量身訂做的治療,並緩解他的症狀,』斯坎戈斯說『我們以前在精神病學中無法做到。』

目前的實驗中,這種治療方式幾乎立即緩解了患者的憂鬱症狀,與標準治療方式要 4 到 8 周才會改善症狀,已形成強烈對比。

目前為止,這種治療方式的最大困難是要找到患者的生物標誌物,也就是每個患者在憂鬱症發作時的特定腦波模式,才能夠用這個方式治療他們。團隊目前已經在招募更多的患者參與這項研究,並獲取更多的生物標誌物數據。

雖然聽起來相當樂觀,但這只不過是設計這項治療的開端。在這個治療方式真的可以走入現實世界,並成為患者的選擇之前,還有很多挑戰需要克服。但是,對於那些患有難治癒的憂鬱症的人來說,這種治療有一天也可能會成為照亮患者們未來道路的燈光。

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Fisher_96
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想藉由慢慢把知識收入囊中的方式來長大的一條魚,著迷於各種領域知識,想嘗試把困難的事情變簡單,並試著找方法讓自己跟別人都可以享受沒有目的性的吸收知識的快樂。


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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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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》