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感覺晚上精神特別好?癌細胞也是——趁你熟睡時偷偷進行的「癌症轉移機制」

Charlotte 熊_96
・2022/08/17 ・2780字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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我們都知道:癌症轉移,是惡化的開始
癌細胞轉移是幾乎是所有癌症狀況變糟的開始。

當癌細胞開始轉移的時候,情況可能會變得不太樂觀。 圖/elements.envato

臨床上,癌症期別最常使用的是 TNM 分期系統:

T(tumor)為腫瘤大小
N(node)為淋巴結侵犯
M(metastesis)為遠端轉移

其中,轉移對於癌症期別的估測極為重要,「遠端轉移」的意思,便是癌細胞由原本的器官組織,跑到另一個器官。

癌細胞從原發器官脫落後,經過重重障礙,包括基底膜、細胞骨架、細胞外基質等,進入到淋巴或是血液循環,而抵達遠方組織,長出新的腫瘤。譬如說大腦本身原發的癌症非常少,如果發現病人腦中出現癌細胞,合理的推論是這個癌細胞來自其他器官,常見的腦轉移可能來自肺癌、乳癌等等。這些轉移可能導致病情更難以控制,到最後演變成多重器官衰竭。

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癌細胞轉移的先鋒部隊——循環腫瘤細胞

循環腫瘤細胞(Circulating tumor cells)是癌細胞遠端轉移的前驅[1],血液中的循環腫瘤細胞量可以預測腫瘤的轉移能力,是一個腫瘤的生物指標。這些循環腫瘤細胞由原發的腫瘤剝落下來,進入血液循環。上皮細胞間質化(Epithelial to mesenchymal transition)是一個例子。

大部分的上皮細胞癌(譬如說大部分的乳癌、卵巢癌等等)都喜歡聚在一起,當細胞被打散反而生長得比較差,甚至無法生長。但是當這些細胞準備要遠端轉移時,他們會由表皮細胞轉換成間質細胞,脫離原本的基質,進入血液循環。

循環腫瘤細胞由原發的腫瘤剝落下來,進入血液循環。 圖/wikipedia

當他們準備好要「定居」在新的目標器官時,再由相反的程序–間質細胞上皮化而穩定下來。大部分的循環腫瘤細胞會在血液循環系統中死亡。但是少部分的癌細胞可以保持其繁殖的能力,在找到下一個器官並成功附著後,就是所謂的遠端轉移。

因此很多癌症只要有遠端器官轉移,就屬於三期癌症以上,無法進行局部治療(譬如手術切除),而必須要進行系統性治療,譬如像是化學治療、賀爾蒙治療、標靶治療、免疫療法等等。

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晚上不睡覺的癌細胞又凶又積極

在 Nature 醫學新知中[2],密西根大學的 Harrison Ball 以及 Sunitha Nagrath 兩人對於癌症如何轉移有新的發現。

Harrison Ball 以及 Sunitha Nagrath 發現這些循環腫瘤細胞有他們特別喜歡出沒的時機當人沈睡之時

Masked thief using lock picker to open locked door stock photo
看來睡覺的時候除了小偷要防,還要小心癌細胞。圖/istock

主宰人類晝夜規律的,是一個複雜的系統。其中包括許多賀爾蒙,如褪黑激素和皮質醇。研究者在 30 人組成的乳癌受試者中,分別在凌晨 4 點(休眠期)以及上午 10 點(活動期)取血液樣本,發現 78% 的循環腫瘤細胞在休眠期出現。

在他們建立的小鼠模型也發現一致的結果。這些模型包括使用藥物控制老鼠褪黑激素濃度、控制燈光以改變老鼠活動/休息期、基因改造過的紊亂晝夜週期老鼠等等。實驗的結果都指向循環腫瘤細胞在老鼠休息時表現特別活躍。

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這些休眠期取到的腫瘤循環細胞,不僅在原宿主體內表現得比活動期取到的腫瘤循環細胞更具侵略性,當注入下一個小鼠體內時,一樣表現得比較惡形惡狀。

Harrison Ball 以及 Sunitha Nagrath 發現,這不是一個「被動」的原發腫瘤剝落過程,而是一個「積極」侵略的號角。在小鼠休眠時,這些腫瘤細胞內的蛋白質表現基因變得更活躍,可以產生更多的蛋白質,以利其生長及繁殖。

了解他們,打擊他們

知道這些細胞比較喜歡在哪個時機出沒有什麼好處呢?難道都不要睡,腫瘤就不會遠端轉移?大多數的醫學研究,基本上都會回歸到臨床治療中,而這項發現對於腫瘤科醫師而言,潛在很多益處。

大家不要因為睡覺的時候癌細胞比較容易出現就不睡覺喔!圖/elements.envato

癌症的檢驗方式。Harrison Ball 以及 Sunitha Nagrath 的研究告訴我們,在宿主休眠時,循環腫瘤細胞的表現會增加,被診斷出癌症的機率也就上升。

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目前要診斷癌症,僅有少部分可以用影像直接判斷(譬如肝細胞癌),但絕大部分都是需要透過取組織樣本進行病理鑑定(就算是血癌,雖然可以由抽血做初步判斷,但很多時候仍要取骨髓樣本)。畢竟癌症的治療,需要用到很多副作用強大的藥物,或是進到手術房切除身體的一部份。在這種狀況下,醫生絕對不能亂槍打鳥的判斷。

但取組織樣本是一個非常具有侵略性的醫療措施,比較「表淺」的部位,譬如皮膚、子宮頸、口腔等等的還比較好處理,如果是大腸癌可能就要借助大腸鏡,胃癌要胃鏡,肺臟等其他「深層」組織,就得要進到開刀房了。如果抽血就可以檢驗得到循環腫瘤細胞,絕對是非常有幫助的發明。

再來,治療疾病。當軍師算準了敵軍何時現身,我們就可以來個迎頭痛擊。

目前還沒有證據說循環腫瘤細胞大量表現時,施打藥物會比較有效果。也尚未有研究表明,一天之中施打藥物的最佳時機是什麼時候。相信這是將來另一個非常值得探討的議題。

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目前尚未有研究表明,施打藥物的最佳時間點。 圖/elements.envato

最後是追蹤。當治療到一定階段,病人被認定「康復」,實質意義上是「由目前的醫療技術無法偵測出體內有無癌細胞殘餘」。所以後續的追蹤是非常重要的,以免前期的辛苦,被後來的復發給全部抹滅。

如果將來可以用循環腫瘤細胞當成血液生物指標,那麼我們也可以根據這項研究,調整抽取血液樣本的時間,以期達到最精確的檢測結果。

不過就如所有必須應用到人體的研究一般,這項研究還是屬於早期萌發階段的研究。小鼠的模型建立起來,並且經過反覆認證還只是第一階段。如果真的要適用在臨床,還要經過醫學倫理委員會、第一期臨床、第二期臨床……等等漫漫長路。

然而這項研究,絕對開啟了血液樣本生物指標的一片新天地。也道出了癌症轉移的各項可能變因,包括賀爾蒙以及生物晝夜規律。這些積累,在日後都將是癌症治療的進步動力。

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參考資料

  1. Poudineh, M., Sargent, E.H., Pantel, K. et al. Profiling circulating tumour cells and other biomarkers of invasive cancers. Nat Biomed Eng 2, 72–84 (2018). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0190-5
  2. Nature 607, 33-34 (2022) doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01639-6
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Charlotte 熊_96
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著迷於世界的多彩,也希望帶給人對生命的熱愛。現任美國愛因斯坦醫學中心小兒科住院醫師,畢業於台大醫學系。目前最希望成為小兒心臟科醫師,也沒忘從高中就想去無國界醫生當臨時醫師的夢想。 https://www.instagram.com/charlottethesunbear/

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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泌尿上皮癌復發機率高,術後免疫輔助治療降低風險
careonline_96
・2024/02/10 ・1771字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「醫師,我媽的腎臟功能剩下 40 分,接下來的輔助治療應該要如何進行?」陪著王女士回診的女兒問。

70 歲的王女士因為罹患上泌尿道上皮癌而接受手術,切除一側的腎臟與輸尿管。台中榮民總醫院泌尿外科李建儀醫師指出,由於泌尿上皮癌術後復發的風險較高,因此建議接受術後輔助治療,但是患者的腎臟功能卻讓家屬很擔心。

經過詳細討論後,決定使用免疫治療。李建儀醫師說,治療過程中,患者有出現皮膚搔癢的狀況,不過可以用藥物與藥膏來改善,順利完成為期一年的術後免疫輔助治療。目前沒有局部復發或遠端轉移的狀況,患者也持續在門診追蹤。

人體的泌尿系統類似水管系統,泌尿上皮就是管路的內壁,涵蓋腎盂、輸尿管、膀胱、尿道等,由泌尿上皮產生的惡性腫瘤便統稱為「泌尿上皮癌」。

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泌尿上皮癌最常見的症狀是血尿,李建儀醫師說,大約 85% 的病人會出現血尿,可能是肉眼可見,或是顯微鏡下才看得到的血尿。而血尿的嚴重程度與腫瘤的嚴重程度不一定有關。出現在下泌尿道,如膀胱、尿道的腫瘤,血尿會比較明顯,較容易被發現。

泌尿上皮癌復發風險高

李建儀醫師說,位於膀胱的下泌尿道泌尿上皮癌,若是尚未侵犯肌肉層,可以使用經尿道膀胱腫瘤刮除術,再視狀況以膀胱灌藥來輔助,減少復發機率。李建儀醫師說,若是已經侵犯肌肉層,便需要進行手術切除。

位於腎盂、輸尿管的上泌尿道泌尿上皮癌的治療相對比較複雜,即使是第一期也可能得進行腎臟跟輸尿管的切除。李建儀醫師說:「目前在處理侷限性腫瘤,或患者的腎臟功能較差時,可能會進行部分腎臟切除手術,盡量保留腎臟功能。然而根據統計,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,比例非常高。」

為了降低復發機率,泌尿上皮癌患者於手術之後可使用輔助化學治療,或使用免疫治療。李建儀醫師說,「術後輔助免疫治療用在肌肉侵犯型、或是淋巴有轉移的病人,在減少復發與遠處轉移的機率上,都有明顯的改善,與未使用輔助治療相比,有助延長近一倍的無疾病存活期。」

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免疫療法的作用機轉是透過抑制細胞表面的免疫檢查點來做治療,李建儀醫師解釋,針對癌細胞表面的 PD-L1 分子與免疫 T 細胞表面的 PD-1 分子,當 PD-L1 與 PD-1 接合時,T 細胞會受到抑制,若使用藥物避免 PD-L1 與 PD-1 接合,T 細胞便能辨識癌細胞並發動攻擊,抑制腫瘤生長。

在過去,免疫治療主要用於晚期泌尿上皮癌患者,大多病情較嚴重且用過多種藥物。李建儀醫師說:「由於病情較嚴重,治療成效較為有限,所以大家會在臨床試驗嘗試提早使用免疫治療。目前已經確認,在高復發風險的患者,包括肌肉侵犯型膀胱癌,或第二期、第三期的上泌尿道泌尿上皮癌,使用術後輔助免疫治療有助降低復發的機率。」

貼心小提醒

泌尿上皮癌常見症狀是血尿,位於膀胱的泌尿上皮癌通常有較明顯的血尿,而容易被發現;位於腎盂、輸尿管的泌尿上皮癌可能會較晚發現。

在狀況許可時,會使用手術治療切除腫瘤,不過泌尿上皮癌術後復發風險較高。李建儀醫師說,泌尿上皮癌患者中近 8 成在 5 年內有復發的危險,建議進行術後輔助治療以降低復發風險,可使用化學治療或免疫治療。

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患者在術後建議與醫師詳細討論,選擇合適的治療,並且按時回診、密切追蹤!

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精準定位一站式手術治療早期肺癌,術後留意免疫檢查點、提防復發風險
careonline_96
・2023/12/29 ・2664字 ・閱讀時間約 5 分鐘

針對能手術的早期肺癌,手術與術後輔助治療都是影響預後的關鍵,本次照護線上特別邀請三軍總醫院胸腔外科黃才旺醫師,公開解析手術重點、團隊照護以及術後輔助治療新突破。

近年國民健康署將肺癌低劑量電腦斷層 LDCT 納入成為我國第五癌症篩檢,目標透過低劑量電腦斷層 LDCT 早期發現肺癌,提升整體預後。三軍總醫院胸腔外科黃才旺醫師指出,近年來低劑量電腦斷層確實發揮成效,偵測到許多早期肺癌,能接受手術的患者人數也增加;同時,針對早期肺癌的手術與術後治療也持續發展,讓肺癌預後有不少提升。

精準定位切除微小病兆,一站式手術縮短手術時間、有效減少併發症

首先,透過低劑量電腦斷層偵測到的肺部腫瘤,普遍較小且呈現毛玻璃狀,在內視鏡手術下不易找到病灶,需於在手術前先立體定位腫瘤確切位置,才能精準切除。黃才旺醫師解釋,過去患者通常要先到檢查室進行定位,然後再進入開刀房接受手術,這樣的作法較為耗時,會增加運送、等待時造成病人氣胸、咳血的風險。

為了優化流程,三軍總醫院於 2018 年就開始執行一站式肺腫瘤立體定位手術。顧名思義,患者能在同一個手術房中,就完成立體定位與手術切除,黃才旺醫師說,一站式肺腫瘤立體定位手術能有效減少運送及等候的時間,降低立體定位後至手術之間,病人的焦躁不適感,也讓相關併發症(例如氣胸、血胸)出現的機率大大減少。

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目前三軍總醫院胸腔外科已累積大量經驗,約 10 分鐘內可完成立體定位、接續切除手術,定位切除手術成功率大於 9 成。

綠色通道全方位快捷顧及病患需求,跨科別團隊讓治療更有效率

肺癌患者對於檢測、治療、生活照護等多方面需求多元,往往需要多科別參與,三軍總醫院也為此特別成立肺癌多專科團隊。

黃才旺醫師說,肺癌多專科團隊成員包含胸腔內外科、病理科、放射診斷科、放射腫瘤科、復健科、心理師、個案管理師等,且三總特有的中醫團隊也加入其中,藉由各自的醫療專業幫助病患。

各科團隊成員會定期開會、集思廣益,替肺癌患者擬定適宜的個人化治療計畫;也開設綠色通道提供整合性門診,幫助減少各科室來回、檢查等候的時間,大幅提升就醫便利性。

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早期肺癌降低復發風險,術後輔助治療勿忘免疫檢查點

早期肺癌手術後要拚治癒,不可不知的重點便是術後輔助治療。黃才旺醫師解釋,在接受手術治療後,1A 期肺癌患者五年存活率可達 90% 以上,1B 期肺癌患者五年存活率約 85%,2 期則降到 60% 左右,3 期則會降至 50% 以下,可見復發風險仍然嚴峻。

因此通常只要是 2 期以上的患者,醫師都會安排術後輔助治療,而1B期若具有較高的復發風險,也會建議接受術後輔助治療。黃才旺醫師說,傳統的術後輔助治療以化學治療為主,效果較差強人意,近年 EGFR 標靶治療與免疫治療也陸續被運用於術後輔助治療,讓療效有不少提升。

黃才旺醫師進一步說明,若基因檢測有發現 EGFR 基因突變,可選用對應之標靶藥物;若無 EGFR 突變,則就可以觀察腫瘤是否具免疫檢查點 PD-L1 表現,若有就可考慮 PD-L1 抑制劑之免疫治療。

所謂 PD-L1 抑制劑,是透過抑制癌細胞藉免疫檢查點機制,逃避 T 細胞攻擊的一種免疫治療。

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黃才旺醫師解釋,當免疫系統中的 T 細胞有能力辨識並毒殺癌細胞時,癌細胞為了自保,可能會在細胞表面產生 PD-L1,當 PD-L1 與 T 細胞上的 PD-1 結合時,就會抑制 T 細胞的攻擊。此時,就可以使用 PD-L1 抑制劑對症下藥,阻止 PD-L1 與 PD-1 結合,讓 T 細胞可以發動攻擊、毒殺癌細胞。

PD-L1 抑制劑讓癌細胞「卸妝」,手術前就先與醫師討論 PD-L1 表現檢測

「具有 PD-L1 的癌細胞就像擁有偽裝能力,可以躲過 T 細胞的攻擊。」黃才旺醫師形容,「PD-L1 抑制劑能讓偽裝失效,使癌細胞現出原形,T 細胞就能對癌細胞大開殺戒。」臨床試驗的結果顯示,術後輔助治療使用化學治療接續 PD-L1 抑制劑,視患者本身 PD-L1 表現高低,能降低復發風險約 30~55% 不等。

黃才旺醫師進一步解釋,針對 PD-L1 表現較高的患者,通常可以預期 PD-L1 抑制劑能發揮較佳的治療成效,因此建議患者可於擬定治療測前先進行 PD-L1 檢測。由於檢測 PD-L1 表現必須使用腫瘤切片檢體,為讓檢測流程更順暢,治療更有效率,建議患者應把握『術前』就跟醫師討論檢測 PD-L1,避免後續可能有檢體不足的疑慮。

黃才旺醫師也強調,現有健保資源有限,在考量治療急迫性下,目前雖對晚期患者資源較多,但也已逐漸朝早期邁進,身為醫師為了患者的利益著想,不論是否有健保給付,都會盡可能地讓患者知道所有可能的治療資訊,充分醫病溝通,完整保障患者權益。

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筆記重點記起來

  1. 肺癌高危險族群善用政府資源,2 年可免費進行 1 次低劑量電腦斷層 LDCT 篩檢,有助早期發現肺癌。
  2. 早期肺癌治療仍以手術為主,手術時採一站式定位,可縮短手術時間、有效減少併發症;術後必須注意復發狀況,積極評估術後輔助治療必要性,除化學治療外,同步考量 EGFR 標靶治療、免疫檢查點抑制劑治療等之用藥可能。
  3. 根據臨床試驗的結果,在化學治療後接續使用一年之 PD-L1 抑制劑作為早期肺癌術後輔助治療,可幫助具有 PD-L1 表現之肺癌患者降低復發機率。
  4. 檢測 PD-L1 表現需使用肺癌檢體,患者記得在手術前就先與醫師討論,以取得足夠檢體檢測,提升術後治療效率。

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