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捕捉紅血球的微型機械裝置

科景_96
・2011/02/08 ・774字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 599 ・九年級
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國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Original publish date:Nov 15, 2001

編輯 peregrine 報導

據來自Sandia國家實驗室的報導,該實驗室業已研發 出嵌於約人類髮絲1/3寬度(約20微米)之微型導管中,開閉宛若顎的微型齒狀裝置。

由Sandia國家實驗室Paul Galambos、Sita Mani、 Jay Jakubczak及Okandan等人研發的微型裝置,其開閉 與日本廠商Namco所設計的一種電玩`小精靈`極類似,以 活塞般的往返動作捕捉微導管內的個別紅血球。

Sandia的最終目標是利用該種裝置刺穿細胞,並將蛋 白質、DNA或藥劑注入其內,以反擊生物,化學物質、基 因失調及天然病菌、病毒等的侵害。而被刺穿的細胞未 必是紅血球,譬如可能是幹細胞(stem cell)– 或許科學家可以藉由基因移植而導引幹細胞轉變成多種 人體組織。

當前細胞植入法在利用電場來開啟細胞壁以吸收化學物質。 此稱為電穿孔(electroporation:令細胞受到短暫 電壓脈衝,以提升細胞膜滲透性,從而使細胞吸收周遭DNA 或染色體)的方法,具造成細胞死亡率極高的問題。其他的 人工方法,基因物質是透過極細的微量吸管(pipette)輸入細 胞中,這是實驗室內非常專業而且耗費大量人力的過程。 該Sandia的小精靈裝置具有克服這兩問題的可能性。

Sandia的當前目標是瞭解被捕捉而變形的紅血球是否會 吸收它通常會拒絕的螢光物質。倘若能輕易地吸收,這意味 Sandia的研究人員業已建構了能在連續流中操作的機械性的 細胞膜干擾裝置 (disrupter)。更進一步的近期目標是以中 空矽針來取代該微型齒狀物﹐以便能在活細胞上的精確位置 大量迅速地將DNA、RNA或蛋白質(包括藥物分子)注入其內的, 以期能改變疾病的進程,甚至恢復失去的功能。

消息來源︰
Sandia National Lab News Releases Aug. 15, 2001: Mechanized microfluidic device may impact future genetic research

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科景_96
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精神個案系列:說自閉症患者聽得進去的「畫」
胡中行_96
・2023/05/29 ・1633字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

在美國賓州有個 19 歲的非裔青年,近來狂妄自大、幻想戀情、行為怪異,而且憂鬱又想自殺。他一廂情願地認定自己能拯救宇宙,還有某位女同學真心愛他。住院病房的醫師,開立抗精神病藥物 olanzapine,試圖將他拉回現實;以及選擇性血清素再吸收抑制劑 fluoxetine,以化解其心中執念。不過,藥物並非萬能,有些事情還是得仰賴諮商。[1]

泛自閉症障礙

這名青年罹患情感性思覺失調症(schizoaffective disorder),難免有些極端情緒和不切實際的想法,[1, 2]醫療團隊必要跟他懇談。然而,他非住院原因的泛自閉症障礙(autism spectrum disorder),卻是溝通的挑戰。[1]自閉者的腦部發育與眾不同,雖然不減損智能,但是會影響其感知,以及與外界互動的方式。[3]換句話說,別人想講的內容,青年未必不能理解,問題是要怎麼讓他先聽進去。

泛自閉症障礙的症狀繁多,以下是其中幾個例子:

  • 缺乏情緒或非言語的交流,比方說:不太有表情,或點頭、搖頭等動作。[3]
  • 說話時,不看對方的眼睛。[3]
  • 偏好規律;當情況改變,就非常焦慮。[3]
  • 對某些感官刺激,像是聲音或疼痛等,有異常強烈的反應。[3]
  • 鍾情於狹隘的興趣,僅談論特定的議題,或者只玩某種玩具。[3]
  • 不擅長處理情緒。[3]
  • 無法維持穩定的人際關係,因而感到孤獨。[3]

儘管溝通品質不甚理想,該說的話還是得說。治療團隊看青年的「戀愛」,該是郎有情妹無意,便勸他想想對方就好,別致電或登門騷擾。不曉得到底聽進去幾分,青年最後勉強同意。[1]

不當舉止

出院才一週,青年又被送回來了,這次展露殺人意圖:宣稱家人若阻止他拜訪「女友」,他就神擋殺神,佛擋殺佛。根據其姊妹的說法,青年之前返家後,曾接近該「女友」的住處,因此觸景生情,無法自拔。看來上次住院期間的好言相勸,效果微弱。現在滿腦子性愛的他,對病房裡的女性病友,舉止頗不恰當。醫師將他的抗精神病藥物從 olanzapine,換成 haloperidol,然後又改為 aripiprazole;同時,停止造成副作用的 fluoxetine。多數的精神症狀都改善了,唯獨矯正舉止的方面,仍有待加強。[1]

畫作意涵

青年常講,有顆小行星將要撞擊地球,所有人都會死,而他務必救世。這個主題,也頻繁地出現在他的畫作之中。他闡述創作理念的時候,總是長篇大論;換作醫師問診,就變得言簡意賅。幾週來,醫療團隊不斷表達對其作品的好奇。有天,青年終於忍不住解釋:他母親的伴侶曾虐待他與姊妹。醫療團隊恍然大悟,原來圖畫的意思是母親的伴侶如同小行星,所做的惡行令大家遭殃。[1]

「耶!!」雙眼閃爍著幸遇知音的光芒,青年露出一抹難得的微笑,主動跟醫療人員碰拳。[1]

圖/Law & Order on GIPHY

以畫溝通

總算掌握溝通技巧的醫療團隊,決心拾起畫筆,放手一搏。他們畫了一顆快要被小行星撞擊的地球,外頭包著由人群組成的防護罩。繪製的過程吸引了青年的注意,團隊藉機向他曉以大義:包含他在內的每個人,都擔當保護地球的重責大任。他可以給大家安全感,一起防範攻擊。青年聽完說,懂。[1]

又過了幾週,他在團體治療的活動中,向眾人表示:「我們要與人為善…這樣地球上的每個人才都能存活。」原來只要方法對了,他不僅能聽懂、記得,還會傳道。[1]

2021 年於期刊上發表此個案報告的作者群中,大概有《星艦迷航記:銀河飛龍》(Star Trek : The Next Generation)的劇迷。他們將與自閉青年的互動經驗,比喻做劇情裡兩個語言不通的外星種族,找到創意的溝通方式。由於這個重大突破,青年學會了道理,行為舉止也不再使他人困擾。[1]

  

參考資料

  1. Kim E, Martin K, Karper L, et al. (2021) ‘Darmok and Jalad at the Psych Ward: A Case Demonstration of How to Creatively Communicate with a 19-Year-Old Patient with Autism Spectrum Disorder’. Case Reports in Psychiatry, 6690564.
  2. Schizoaffective disorder’. (09 NOV 2019) Mayo Clinic.
  3. Autism spectrum disorder (ASD)’. (JUN 2022) Health Direct.

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毒癮戒不掉怎麼辦?台灣的成癮療程轉型策略——《島國毒癮紀事》
春山出版
・2023/05/28 ・2450字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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臺灣的成癮治療仍在陣痛期

每座藥癮冰山下的議題盤根錯結,沒有一套放諸四海皆準的解方。研究成癮醫學的國家衛生研究院神經及精神醫學研究中心副研究員王聲昌就認為,各國用藥文化、歷史不同,很難把國外做法原封不動移植臺灣。要探究的,是怎麼在臺灣自己的脈絡下檢視成癮問題。

臺灣在一九九八年修正公布《毒品危害防制條例》,其實已符合國際將吸毒者由罪犯轉為病犯的趨勢。現在施用一、二級毒品被查獲,會送到勒戒所觀察勒戒,若評估有繼續施用的傾向,則送戒治;戒治後三年內再犯,下一步才可能通向監獄。二○○八年建立的「緩護療」,則是本於「病犯」觀點所出現的政策,在監禁隔絕前,有一道醫療的緩衝機會。

自一九九八年修法以來,王聲昌認為國內對藥癮者的處遇投入依舊不足。他表示,長期以來,成癮者的醫療處遇偏向症狀治療,比如急性戒斷期出現躁動,就求診請醫師開藥鎮靜,這是頭痛醫頭,不是戒癮。臺灣的成癮治療,仍在典範轉移階段。

成癮治療缺乏健保補助,使治療品質參差不齊。圖/envatoelements

接受我們採訪的醫師與檢察官也提到,成癮治療沒有健保補助,難以挹注醫院收入,導致治療品質參差不齊,對病人也沒吸引力。臺灣的門診一診看四、五十人是常態,成癮者很難在短時間內獲得幫助。

而且成癮醫學不像電腦斷層,一掃就知道問題在哪裡,病人會談、做量表時難免避重就輕。「每個人來都發誓要戒,評估工具受限下,很難衡量問題有多嚴重,」王聲昌分析,「過去的藥癮者是法律上的犯人,查到毒品就關起來,很少醫療專業者主動去監所(協助藥癮者),無論醫療知識或經驗累積都不足。所以臺灣的醫療在世界排名前段,成癮醫學卻落後。」

更難撼動的是觀念,社會普遍對藥癮者抱持負面印象,讓有心求助的人因擔憂外界眼光而退縮。衛福部心理健康司專門委員洪嘉璣,主要負責的業務是成癮處遇,她這樣比喻:「藥癮比隱疾還隱疾,病人自己不講,家屬也不敢求助。」

成癮患者飽受社會眼光折磨,也難以向外界求助。圖/envatoelements

成癮是段病程,治療需要一組配方,每種配方在不同階段帶來不同效果。這些配方分散在各部會與醫療院所,大家的目標都是降低藥癮危害,立場卻常背道而馳。洪嘉璣舉例,「例如警察看到這個人怎麼又吸毒,要抓起來;我們看到的是他從每天打六針,到現在二週用一次,已經有進步。」跨部會的合作,總得花很多時間溝通。

走得磕絆,但在典範轉移的陣痛期總是如此。王聲昌認為,與其把焦點放在成癮是否復發,不如將重點放在服務提供上,研究提供什麼樣的處遇,才能給戒癮者最大幫助。「會遇到的狀況是,很多事情能在既有框架中運作得很好,大家就會質疑為什麼要為了一小撮成癮者改變現狀?」

要有改變,就要有突破框架的嘗試,二○一八年底上路的美沙冬跨院區給藥就是一個例子。

回歸正常生活有可能嗎?

國衛院二○一七年先找二十五間有意願的醫院試辦,訂定適用申請跨區給藥的個案條件、評估機制,並設置協作中心,由專人總機負責媒合轉介個案。過程中狀況難免,總機作為緩衝角色,除了能即時偵錯,讓問題得到回饋,也能累積醫院間的信任,而非增加衝突。一年後累積足夠的基礎與經驗,才讓總機退場,讓院方用電腦系統作業。截至二○二二年十二月,已有二十個縣市、六十四間醫院加入跨區給藥。

接受美沙冬治療的海洛因成癮者,一天不喝美沙冬就可能出現戒斷症狀,但在過去得每天到固定醫療院所報到領藥,造成生活與工作不便、無法出遠門,也影響接受治療意願。

過去成癮者須每天到醫療診所進行療程。圖/envatoelements

規劃推動此計畫的王聲昌說,跨區給藥概念簡單、實務困難,轉出醫院希望給患者方便,轉入方怕患者有問題,兩邊沒交集。當然一紙行政命令就能立刻上路,但第一線的信任問題沒解決,刁難與挫折恐怕落到個案身上。

儘管如此,從第一線服務端考慮需求的方式,已經逆轉行政體系的思維。而原本須每天到固定醫療院所、在醫護人員監督下喝美沙冬的個案,現在能出遠門工作、探親、旅遊,更接近一般人的正常生活。

「用美沙冬的人很小眾,但就是要從這微不足道的事情開始,慢慢帶動改變。」王聲昌嚴肅的語氣,到這裡終於開朗起來。

司法、醫療與社會能做的,是幫藥癮者清出路徑、磨銳武器,伴著他們上戰場。唐心北認為,成癮是一種腦部的疾病,也是一種關係的疾病,每個生命都不同,沒有一組能套用在特定成癮樣態上的公式。

治療過程得了解每位成癮者的背景。圖/envatoelements

治療過程,得瞭解每位成癮者用藥的經驗、背景、生活樣態,協助患者消除弱點、強化優勢;不只醫療與司法,還需連結校園、心諮輔導、勞動就業等多元處遇。

每次緩護療的初診,唐心北會問患者同一個問題:你為什麼想戒?他認為這是整個成癮治療的核心,「患者得認真思考他到這裡的原因,不能只說是檢察官要他來。(戒癮)這件事,要從外在壓力轉換為內在的意念。」

畢竟,這是一場和自己的戰爭。

——本文摘自《島國毒癮紀事:那些在製販、司法、醫療、社區裡的用藥悲劇與重生》,2023 年 5 月,春山出版出版,未經同意請勿轉載。

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科學實證「心情不佳真的會造成消化、皮膚發炎、心血管健康問題」,但為什麼?
PanSci_96
・2023/05/28 ・3156字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

你一定聽過安慰劑效應,但到底為什麼會有呢?這個謎團難倒了好幾個世代的科學家,超過百年依舊未解,直到最近,終於揭開了一部分謎底。

生醫圈非常振奮,認為一旦破解祕密,就能知道壓力為什麼會讓人生病!更棒的是,還有機會打造出嶄新療法,治療困擾無數人的疾病和癌症!?難道可以靠「轉念」來治病嗎?

安慰劑效應,指的是患者即使吃到或注射的不是真正的藥,對於外來病原體或體內病變的抵抗力竟然也會變好,讓身體好轉。有很長一段時間,科學家對這個現象背後的原理一無所知。

有兩個問題和解開安慰劑效應之謎有直接關係,乍聽之下都是非常不起眼的問題,可是只要多想兩三秒鐘,就會發現居然回答不出來。

小感冒、腸躁症、安慰劑,藏著同一個答案

你一定有過這樣的經驗:感冒以後沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上,為什麼會這樣?不就是因為病原體攻進身體裡才造成我們「覺得」不舒服嗎?但是再仔細想想,細菌或病毒根本沒有直接攻擊到腦部,那為什麼會冒出這些討厭的感覺?

再來,不少人一緊張就容易拉肚子,或是肚子痛、脹氣,也有人相反,一緊張就便祕,這些都是大腸激躁症(irritable bowel syndrome),簡稱腸躁症的常見症狀。但是,為什麼發生在大腦裡面的情緒會直接刺激遠在腹腔裡的腸子呢?

針對第一個問題,2022 年 6 月《Nature》一項研究發現,只要刺激腦部下視丘的特定區域,即使體內沒有病菌,小鼠也會發燒和食慾不振。換句話說,感染會引發免疫細胞攻擊病原體,導致體內發炎,腦部不必碰觸到病原體,只要透過血液等途徑感知到發炎的刺激,就會出現不舒服症狀。

感冒時沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上。圖/Envato Elements

至於第二個,發表在 2021 年 11 月《Cell》期刊的研究指出,小鼠如果腸道曾經發炎,刺激腦島皮質(insular cortex)就可以使發炎狀態重現;也就是說,大腦會保有免疫系統活動的記憶,以後只要活化同一群神經細胞,就能在腸道重啟一樣的免疫反應。

2023 年 2 月底《Nature》一篇評論文章說,科學家懷疑這種神經機制是身體為了抵抗可能發生的威脅,事先做好準備,但也會聰明反被聰明誤,在沒有原始觸發因素的時候自行啟動,例如壓力使腸躁症的症狀惡化,說不定就屬於這類情況。

這些發現透露了什麼線索呢?

病得輕重、多快復原,是腦在掌控

安慰劑效應和前面這兩個問題都指向一個方向,三個現象裡不斷出沒的——免疫系統。

科學家發現,目前所有的證據都指出,大腦和遍佈全身的神經,實際上是用一種還不太清楚的方式和免疫系統綁在一起。

也可以換一種說法:喜怒哀樂的情緒及正負面心態究竟是如何和身體連結,已經發現至少有一條路徑是透過神經系統和免疫細胞的緊密互動。

2022 年 5 月底,《Nature》刊登一篇報告,介紹了美國哈佛大學醫學院的研究團隊利用「光遺傳學」和其他技術,畫出小鼠腦部和全身的白血球如何「互動」的地圖,這讓我們有機會進一步揣測人體裡發生的事。

所謂的光遺傳學,可以簡單想像成把設計好的蛋白質基因植入想要觀察的神經元細胞裡,這種蛋白質一旦照到特定波長的光就會啟動,刺激神經細胞跟著活化,這樣就可以非常精細地一次只操作單一種神經細胞,畫出解析度相當高的大腦圖譜。

身心透過神經系統和免疫細胞緊密互動。圖/Envato Elements

團隊很驚訝地發現,腦部透過兩種方式指揮免疫系統,一種是大腦控制身體動作的運動迴路(motor circuits)發出訊號刺激骨骼肌,釋出能吸引嗜中性白血球這種免疫細胞的細胞因子,誘導原本在骨髓裡的嗜中性白血球快速移動到感染或受傷的部位。另一個則是腦部的下視丘腦室旁核(paraventricular hypothalamus)會分泌特定的化學分子,命令腎上腺分泌激素,快速引導單核球和淋巴球從淋巴結、脾臟、血管等位置移動到骨髓。

無獨有偶,2022 年 4 月底,德國和其他歐洲科學家組成的跨國團隊也在《Nature》上發表研究結果,直接表明動脈發生粥狀硬化的過程可能部分受腦部控制;也就是說,他們發現了神經、免疫和血液循環這三個系統是怎麼樣融合在一起的。

動脈粥狀硬化是血液裡的膽固醇堆積在血管內側,形成斑塊,在局部區域會有慢性發炎,血管也會愈來愈窄。斑塊一旦剝落就變成血栓,是造成中風、心絞痛和心肌梗塞的關鍵因素,目前還沒有醫療技術可以逆轉病人的動脈硬化。

研究團隊發現,小鼠動脈血管壁外層的神經纖維會傳訊號到腦部,也會接收腦部發來的訊號,免疫細胞會大量聚集在神經末梢周圍,人體也有類似的現象。他們以小鼠做試驗,用化學方法或手術切斷神經聯繫,免疫細胞迅速就地解散,血管斑塊的堆積速度也跟著減慢。

懂得向大腦求助

大腦能指揮身體抵抗病痛,這合理的解釋了你我大概都有過的切身之痛,那就是當滿腦子塞滿消極的情緒如壓力、焦慮的時候,特別容易生病,例如感冒、腸胃炎、皮膚癢等等。

更有趣的是,反過來說,如果創造出積極的情緒,對於抵禦疾病是不是也有用呢?答案可能也是肯定的。

積極的情緒有利於對抗疾病。圖/Envato Elements

過去就有報告指出,加入支持團體和接受一些心理療法的乳癌患者,可以延長存活時間,在其他幾種癌症像是肺癌、惡性黑色素瘤、胃腸道癌症研究上也有提出類似的現象。

因此,現在世界各地有多個研究團隊正在鑽研如何善用「身」和「心」的力量,結合起來一起治好病痛。

例如癌症腫瘤會以釋放神經訊號、分泌化學物質等方式,造成患者的新陳代謝機制和睡眠大亂,美國紐約冷泉港實驗室的團隊發現刺激罹癌小鼠下視丘的特定區塊,可以把代謝和睡眠週期「喬」回來,有助於幫助癌症病人的復原過程變舒服。

而以色列理工學院團隊則把焦點放在位於中腦的腹側被蓋區(Ventral Tegmental Area, VTA)。VTA 是腦部的獎勵中心,含有分泌多巴胺的細胞,和期望、動機、喜好等情緒有關,也就是讓我們會感到快樂、振奮而去做出實際行動的腦部區域。該團隊發現,刺激 VTA 可以驅動免疫系統,使小鼠肺部和皮膚的腫瘤縮小,他們現在要把成果從小鼠用到人身上。

也有一個團隊是從迷走神經(vagus nerve)下手。迷走神經是副交感神經系統的主要成員,從腦一路向下走過心、肺、胃,一直延伸到大腸,已知和調節免疫反應有關。有一家新創企業 SetPoint Medical 運用他們的技術,研發一種大小像膠囊的神經刺激裝置,植入脖子的迷走神經旁邊,可以無線充電、還可以用 iPad 的程式調整刺激強度,目標是治療類風濕性關節炎、克隆氏症(Crohn’s disease)等自體免疫疾病。

「身心一體」除了個人感受,也有生理學上的意義。圖/Envato Elements

「身心一體」,用比較感性的話來說就是:心靈受苦,身體也受苦。原來,這件事不只是主觀的個人感受,其實它有生理學上的道理。

或許,更重要的是,讓明明覺得不舒服卻一直檢查不出病因的人知道,自己的感受並非無病呻吟,也不是想逃避壓力或做錯事情,而是一體的身心真的在發出警報,或許這就是最大的安慰了。

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