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具有不同化學成分組成的奈米線

科景_96
・2011/02/08 ・1249字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 559 ・八年級
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Original publish date:Feb 13, 2002

編輯 HCC 報導

本月的頭一個禮拜對奈米科技研究人員而言,可謂盛事連連。有三個研究群先後宣稱獨立完成含有成份可規律變化的奈米線,而以往研究人員於實驗室內所製造出的奈米線僅為單一材料成分。研究人員認為此項突破將能於一條單一的奈米線上製造出pn接合介面、耦合量子點甚至異質接面雙極電晶體。

由於沿著奈米線長度方向的化學組成可以變化,而且帶有不同顏色的外觀,所以多篇報導分別以紅、白、藍三色的理髮店轉花筒燈、具有不同顏色的水果糖條甚至綜合香草巧克力冰淇淋等來形容這種非單一成分的、條紋狀的奈米線。

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製造出條紋狀奈米線的三個研究群分別為美國加州柏克萊大學Peidong Yang所領導的研究群,他們以矽(silicon)和矽鍺(silicon germanium)交替製造了奈米線。瑞士Lund大學Lars Samuelson帶領的研究群則以磷化銦(indium phosphide)和砷化銦(indium arsenide)鄰替製造奈米線。美國哈佛大學的Charles Lieber研究群製造了20奈米直徑的奈米線含有交替的砷化鎵(gallium arsenide)與磷化鎵(gallium phosphide)組成,同時也使用了n 型、p型矽以及磷化銦(indium phosphide)。

三個研究群所都使用類似的高溫製程來製造其條紋狀的奈米線,製造技術稱之為汽-液-固相變化,主要是依賴半導體材料在某種溶融金屬(例如金)的可溶性。在矽晶圓或其他基材上噴洒上奈米等級的金材料珠狀顆粒,於反應爐中使用汽化的半導體材料例如磷化銦,待其分解進入融化的金顆粒且到達充分的濃度後,材料開始結晶,由金顆粒中滲出與顆粒直徑大小相當的半導體細線(即奈米線)。當奈米線長度增加時,改變蒸汽成分,於是得以相繼改變奈米線的化學組成,相對的其電性也隨之改變。

哈佛大學與柏克萊大學製造的奈米線生長速度是Lund實驗室的100倍,Samuelson 認為緩慢的成長能讓奈米線在幾個原子層內調和不同半導體材料的轉變,此種鮮明的邊界能讓元件具有優異的電學與光學性質。Lieber則認為多數電子元件不須具有Samuelson所說的邊界。Yang認為緩慢的生長速率將讓Lund實驗室的奈米線製程變得不切實際。即使有上述的爭端,條紋狀奈米線的一項優點是不同的半導體其結晶結構縱然相配的不是很好,在奈米線內依然能相鄰並存。

年前(November 9, 2001 issue of the journal Science),Lieber曾宣稱將不同的奈米線堆疊,例如讓P型的矽奈米線與N型氮化鎵奈米線垂直相交,矽奈米線帶有電流,當垂直的氮化鎵奈米線降低矽奈米線的電阻時,電晶體即為開路狀態,因此可以製造出表現如電晶體與二極體的元件。而目前由於在單一的奈米線中即有相異的電性,所以奈米線中兩個不同組成的結合面即可成為能導引電流的二極體。Lieber 認為此種奈米條碼(bar codes)可能標明並追蹤個別的蛋白質與其他的生物分子。

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參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

 

 

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科景_96
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手術、標靶、免疫齊上陣!腎細胞癌最新治療計畫解析
careonline_96
・2025/03/07 ・2636字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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圖 / 照護線上

「那是一位 60 歲男士,確診腎細胞癌時,癌細胞已擴散至骨骼及腎臟血管周圍的淋巴結。IMDC 腎細胞癌風險指數為 4 分,屬於重度風險。」臺大醫院泌尿部教授闕士傑醫師表示,「由於腫瘤範圍廣泛,醫療團隊決定先採取標靶治療合併免疫治療,以控制病情並爭取未來手術的可能性。」

經過幾個月的治療,患者的腫瘤明顯縮小,淋巴結腫大減少,轉移的病灶也維持穩定。隨著血尿減少,貧血的狀況逐漸改善。闕士傑醫師說,因為治療反應良好,醫療團隊評估後決定進行腎臟腫瘤切除手術,幫患者爭取較佳的預後。

腎細胞癌(Renal Cell Carcinoma, RCC)是泌尿系統中較常見的惡性腫瘤,主要發生在腎臟內部的腎小管上皮細胞。闕士傑醫師指出,隨著健康檢查的普及,越來越多患者能在早期發現腎細胞癌。然而,仍有 20% 至 30% 的患者在確診時已經發展為轉移性腎細胞癌(Metastatic Renal Cell Carcinoma, mRCC)。

早期的腎細胞癌大多可以透過手術切除來治療。隨著現代手術技術的進步,絕大部分的早期發現腎臟腫瘤,可以用機械手臂來做部分腎臟切除術,只切除腫瘤及旁邊的些許腎臟組織,保留絕大部分好的腎臟組織及功能。然而,在接受手術治療後,約 10% 至 20% 的患者會於後續追蹤中被發現癌細胞轉移,可能出現在局部復發區域,或是遠處器官(如肺、肝、骨骼或腦部等)。闕士傑醫師說,因為有些患者在初次診斷時,其實已經有微小的轉移病灶,但是病灶太小以至於影像學檢查無法偵測出來,直到轉移病灶增大,才會在追蹤檢查時發現。所以,即使手術治療成功,醫師仍會建議患者定期回診,檢查是否有復發或轉移的跡象。

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一般而言,當癌細胞已轉移到其他器官時,手術治療的成效便相當有限。闕士傑醫師說,不過,腎細胞癌比較特殊,即使癌細胞已經轉移,手術治療仍有助於控制病情。所以針對轉移性腎細胞癌,常會合併採用手術、標靶藥物、免疫藥物等治療方式。

轉移性腎細胞癌治療工具
圖 / 照護線上

由於腎細胞癌的生長與血管內皮生長因子(VEGF)及其受體的活化有關,因此科學家研發出針對這些生長因子的抑制劑,能夠抑制癌細胞的生長與擴散,稱為標靶治療,目前常用的是酪氨酸激酶抑制劑(TKI,Tyrosine Kinase Inhibitors)。

免疫治療是近年來相當重要的突破,闕士傑醫師說,傳統的癌症治療大多是針對腫瘤本身,而免疫治療則是透過「活化患者自身免疫系統」,讓免疫細胞能夠辨識並攻擊癌細胞,目前常用的免疫藥物是免疫檢查點抑制劑。

「免疫細胞會在我們的體內巡邏,可是癌細胞常會利用一些調控機制來逃避免疫系統的攻擊。」闕士傑醫師說,「免疫檢查點抑制劑能夠解除這種抑制作用,使免疫系統恢復活力,進而對抗癌細胞。」

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臨床上,我們可能會先動手術切除原發的腫瘤,幫助提升後續免疫治療與標靶治療的成效。闕士傑醫師說,也可能先進行免疫治療與標靶治療,待腫瘤縮小後,再評估手術治療的可能性。

轉移性腎細胞癌治療策略
圖 / 照護線上

醫師會依據患者的年齡、體能、健康狀況、風險指數、對治療的期待,以及腫瘤的大小、型態、位置,來選擇最合適的治療方式。闕士傑醫師說,因為需要考量多種因素,通常會需要多專科團隊,包括泌尿科、腎臟科、腫瘤科等各科別的醫師,共同討論擬定治療計畫。

國際轉移性腎細胞癌數據聯盟(International Metastatic RCC Database Consortium, IMDC)也提供了風險評估標準,也就是「IMDC 腎細胞癌風險指數」。闕士傑醫師說,IMDC 腎細胞癌風險指數納入 6 項指標,包括診斷後至接受全身性治療的時間小於 1 年、Karnofsky 體能狀態(KPS)低於 80%、血紅素(Hb)低於正常範圍的下限、校正後的血鈣高於正常範圍的上限、嗜中性白血球高於正常範圍的上限、血小板高於正常範圍的上限。

IMDC腎細胞癌風險指數
圖 / 照護線上

每符合一項增加一分,然後加總。總分為 0 屬於輕度風險、總分為 1-2 屬於中度風險,總分為 3-6 屬於重度風險,分數越高代表預後越差,需要積極治療。

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多專科團隊會在綜合討論後取得共識,善用各種治療工具,擬定個人化的治療計畫,幫助達到較好的預後。闕士傑醫師提醒,請患者與家屬務必要和醫師密切配合,共同努力!

筆記重點整理

  • 腎細胞癌(Renal Cell Carcinoma, RCC)是泌尿系統中較常見的惡性腫瘤之一,隨著健康檢查的普及,越來越多患者能在早期發現腎細胞癌。然而,仍有 20% 至 30% 的患者在確診時已經發展為轉移性腎細胞癌。
  • 腎細胞癌比較特殊,即使癌細胞已經轉移,手術治療仍有助於控制病情。針對轉移性腎細胞癌,常會合併採用手術、標靶藥物、免疫藥物等治療方式。
  • 酪氨酸激酶抑制劑(TKI)標靶藥物,能夠抑制癌細胞的生長與擴散。免疫治療是使用免疫檢查點抑制劑,能夠使免疫系統恢復活力,進而對抗癌細胞。
  • 臨床上,可能會先動手術切除原發的腫瘤,幫助提升後續免疫治療與標靶治療的成效。也可能先進行免疫治療與標靶治療,待腫瘤縮小後,再評估手術治療的可能性。

醫師會依據患者的年齡、體能、健康狀況、IMDC 腎細胞癌風險指數、對治療的期待,以及腫瘤的大小、型態、位置,來選擇最合適的治療方式。

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缺席的普拉修,2008 年諾貝爾化學獎第 4 位得主 (2)
顯微觀點_96
・2025/03/06 ・2645字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文轉載自顯微觀點

圖/顯微觀點

科學遠見的現實基礎

儘管 GFP 基因定序研究在 1992 年受到查菲和錢永健重視,普拉修卻已經決定轉換跑道,停止在伍茲霍爾海洋研究所的苦悶掙扎。他向所內評審委員會提出中止審核,放棄晉升,並將在一年內離職。

延伸閱讀:缺席的普拉修,2008年諾貝爾化學獎第4位得主(1)

當普拉修把查菲和錢永健要求的 GFP 基因樣本送到,他一面感到終結的哀傷,一面認知到「不問報酬地把 GFP 基因交棒給其他人,是當下最合理的選擇。」尤其是像自己這樣使用公共經費進行研究的學者。

除了對社會的責任感,普拉修也意識到學術現實面,研究資源充沛的成功學者,更有機會實現GFP的潛力。在知名大學任教的查菲和錢永健已在各自領域中奠定名聲,更容易申請經費。而且他們可以用既有經費支應 GFP 轉殖實驗的開銷,不需要特意申請高門檻的 GFP 獨立經費,更不會落到像普拉修一樣,經費耗盡還慘澹經營 GFP 基因選殖一整年。

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此外,查菲和錢永健還有研究生和博士後研究員的充沛學術勞動力,而普拉修則總是獨力進行所有研究勞動。孤立、勞累而缺乏成就感,普拉修沒能成功以綠色螢光照亮細胞生理,也無法驅散他自己周遭的職業陰霾。

查菲能在 1992 年重新連繫上普拉修,是因為查菲向研究生尤斯克亨(Ghia Euskirchen)感嘆,普拉修從未回報 GFP 的基因選殖成果,或許是個難以成功的任務。

查菲與完成第一個線蟲螢光基因轉殖的四人團隊 1
查菲回憶錄中列出為 GFP 基因轉殖技術做出巨大貢獻的四人團隊,左上為普拉修,右上為尤斯克亨,下方兩位是接替尤斯克亨進行 GFP 轉殖實驗的技術人員。Courtesy of M. Chalfie

尤斯克亨當下便和查菲一起打開實驗室電腦,用剛安裝的線上論文資料庫 Medline 搜尋相關文獻。他們不可置信地在搜尋結果第一位看見普拉修的 GFP 基因選殖論文,接著飛奔到圖書館尋找實體期刊,在上面找到普拉修的電話,重新建立聯繫。

在查菲的指導下,尤斯克亨只花一個月就完成了大腸桿菌的 GFP 轉殖,成為第一個螢光轉殖生物的拍攝者。接著,查菲團隊順利地讓線蟲的神經細胞表現綠色螢光,證明 GFP 可以在不同生物體內獨立發光,無須其他來自水母的分子。微觀生物學的未來一片光明。

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199210.14 第一張螢光大腸桿菌照片
1992 年 10 月 14 日,尤斯克亨拍下第一張螢光大腸桿菌照片。當時查菲還沒準備好觀察成功轉殖的螢光樣本,尤斯克亨只好到以前待過的實驗室借用螢光顯微鏡。Courtesy of M. Chalfie

錢永健則是透過與同儕的討論,知道生命科學仍然缺乏合適的螢光標記蛋白,進而在 UCSD(加州大學聖地牙哥分校)新安裝的 Medline 資料庫上搜尋「綠色螢光蛋白」,驚訝地發現普拉修的論文摘要。和查菲一樣,錢永健衝進圖書館影印實體論文,並馬上連繫普拉修,比查菲更早確保 GFP 基因序列的樣本。

查菲團隊轉殖 GFP 的同時,錢永健團隊建構出多種 GFP 變異體,人類開始以不同螢光蛋白觀察細胞內部運作。兩個團隊的成果啟動了學術界和生技產業洪流般的關注與需求,錢永健團隊甚至設立了自動化的樣本供應網頁,只要填寫線上申請書,錢永健實驗室就會無償將螢光蛋白基因載體寄送到府。

值得一份晚餐,或是更多

接下來的十多年,GFP 相關蛋白照亮細胞內的奧秘,成為「生化研究的領航星」,並帶領研發者邁向諾貝爾化學獎。而捨棄 GFP 研究的普拉修,則像是失去指引一般,不僅沒能獲獎,更經歷了顛簸困頓的人生苦旅。

離開伍茲霍爾海洋研究所,普拉修在美國農業部轄下獲得分子生物學技師職位。在政府機構經歷職場摩擦、調職搬遷,使緊繃難熬的氣氛瀰漫普拉修全家之後,他前往亨茨維應徵 NASA 承包商的工程師職缺。在火箭城研發太空診斷器是讓普拉修覺得相對有趣的任務,經費短缺卻再次扼殺了他的期待。

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NASA 在 2006 年裁減生命科學研究經費,普拉修因此被裁員,轉而成為接駁車司機。他在駕駛座上友善健談,意外發現自己其實喜歡工作中和陌生人互動的部分。但是 8.5 美元的時薪讓他入不敷出,連他和查菲共享的 GFP 專利金都在幾年內消耗殆盡。

1994 F Science Gfpcover
1994 年 2 月 11 日發行的《科學》採用查菲團隊的 GFP 線蟲做為期刊封面,象徵螢光蛋白普照分子生物學的光明時代開端。此圖片也收錄在查菲的 GFP 回憶錄《點亮生命》(Lightung Up Life)中。相反的是,普拉修的生涯似乎始終不被綠色螢光照耀。Courtesy of M. Chalfie

儘管事業成果的對比相當符合美國媒體對「不公平」題材的嗜好,普拉修不曾在訪談間表現對查菲和錢永健的嫉妒。

2008 年 10 月 8 號早餐之前,普拉修聽到三位科學家因為 GFP 獲得諾貝爾化學獎,他若無其事地換上灰色制服前往公司開車。不過,上班前他打了通電話到當地電台,糾正他們對錢永健姓氏的發音。

查菲和錢永健在諾貝爾獎致詞與回憶錄中,不約而同地感謝普拉修的研究貢獻,錢永健更經常提供普拉修回到學術領域的工作機會。不願接受研究職位作為恩惠、從斯德哥爾摩回到亨茨維開接駁車的普拉修則笑說「如果他們來到亨茨維,該請我吃頓晚餐。」

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「他們總是有提到我的功勞,而且他們有傑出的科學事業,完成重大貢獻之後,繼續發展他們傑出的科學事業。」普拉修一向對媒體表示,查菲和錢永健是更值得諾貝爾獎的人選,而非中輟離開科學領域的自己。

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發源於 GFP,透過多種螢光蛋白混雜表現而成的 brainbow 技術,是研究生物修復傷口、更新組織時的重要工具。作者: Marco de Leon from Taiwan 顯微攝影競賽

但是,普拉修並非真正「離開」科學領域。他結束 GFP 研究後,不論在政府機構或私人企業,依然從事超過十年的科學相關工作,並作出實際貢獻。相對於逃離科學,他其實是被不理解 GFP 潛力的終身職審查委員會給排除,被迫離開「高賭注的尖端學術領域」(high-stakes academic science)。

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免疫治療+化療=最佳組合?PD-L1 免疫治療新技術帶來哪些改變?
careonline_96
・2025/03/05 ・2836字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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圖 / 照護線上

「免疫治療讓小細胞肺癌的治療成效顯著提升,對擴散期小細胞肺癌而言,是相當重要的突破!」彰化基督教醫院胸腔內科主任林聖皓醫師表示,「由於擴散期小細胞肺癌的治療選項十分有限,若符合健保給付條件,建議在接受化學治療時合併 PD-L1 免疫療法,以爭取較好的治療成效。」

肺癌主要可區分成小細胞肺癌與非小細胞肺癌兩大類,根據 111 年癌症登記報告,小細胞肺癌(SCLC)的新診斷人數約為 1200 人,佔所有肺癌患者比例約 6.5%。彰化基督教醫院胸腔內科林俊維醫師分析,小細胞肺癌主要發生於 55 至 75 歲之間,以男性吸菸者為主,男女性比例約為 10: 1。林俊維醫師說,小細胞肺癌與吸菸密切相關,常發生在肺部中央區域,可能出現慢性咳嗽、痰中帶血、聲音沙啞、呼吸急促、胸痛、背痛、骨頭疼痛、體重減輕等症狀。

小細胞肺癌進展快速、惡性度高

圖 / 照護線上

小細胞肺癌惡性高 生長迅速對化療易產生抗藥性 免疫治療問世打破困境

小細胞肺癌的惡性度高,癌細胞增殖速度快、進展迅速,容易出現遠端轉移。林俊維醫師說,九成以上的小細胞肺癌患者在確診時已無法開刀,只有少數小細胞肺癌患者能夠接受手術治療。針對小細胞肺癌的全身性治療以化學治療為主,再輔以放射治療。

林俊維醫師說,大約七成的病人在接受化療之後,一開始會有不錯的效果,病情會有明顯改善,不過麻煩的是大多數患者在經過幾個月之後,就會出現病情惡化的情況。當疾病進展時,代表癌細胞已對第一線化療出現抗藥性,雖然可以改用第二線化學治療,但相較於第一線化療,腫瘤對第二線化學治療的反應率會明顯下降,腫瘤受抑制的時間更短,擴散期的患者的存活期常不到一年。

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隨著免疫治療的出現,終於讓小細胞肺癌的治療困境獲得顯著提升。免疫治療是藉由『喚醒』患者自身免疫系統來對抗癌細胞,林聖皓主任解釋,我們的免疫細胞原本具有辨識並清除癌細胞的能力,但是癌細胞可能利用『偽裝』來逃避免疫細胞的攻擊,也就是癌細胞利用表面的 PD-L1 與免疫細胞的 PD-1 結合,一旦兩者結合就會抑制免疫細胞的攻擊功能,使得癌細胞肆無忌憚地的生長及擴散。

PD-L1抑制劑可以破解癌細胞得逃脫機制

圖 / 照護線上

PD-L1 抑制劑破除癌細胞偽裝!健保給付後擴散期第一線優先考慮免疫合併化療

運用在小細胞肺癌的免疫治療–『PD-L1 抑制劑』則能夠阻止癌細胞的 PD-L1 與免疫細胞的 PD-1 結合,進而解除癌細胞對免疫細胞的抑制作用,讓免疫系統恢復正常,可以有效地辨識並毒殺癌細胞。研究證實,PD-L1 抑制劑合併化療作為擴散期小細胞肺癌的第一線治療,可顯著延緩疾病惡化時間,降低 30% 的死亡風險,具有顯著存活效益。林聖皓主任說,後續的研究亦顯示,相較於單用傳統化療,加入 PD-L1 抑制劑後可以讓五年存活率提升,且實驗中沒有觀察到特殊之不良反應發生,進一步確認了免疫治療組合之生存效益,以及用藥之安全性。

PD-L1 抑制劑合併化學治療被視為小細胞肺癌治療近二十年來重要的進展,已被國際治療指引列入擴散期小細胞肺癌的一線治療推薦,健保亦已納入給付。

此外一般來說,PD-L1 抑制劑在治療擴散期小細胞肺癌時,前4個療程合併化療後,接續僅需使用單方 PD-L1 抑制劑作為維持治療。此款 PD-L1 抑制劑目前也已研發出新的皮下注射劑型,可將給藥時間大幅縮短,跟原本靜脈滴注需耗時約 60 分鐘左右相比,改採皮下注射僅需 10 分鐘即可完成,於無須合併化療單方使用時,可帶來大幅縮減留院時間,以及無須裝設人工血管之優點。台灣目前也已引進此款新的皮下注射給藥 PD-L1 抑制劑,不過皮下注射給藥需自費,患者可視需求與醫師詢問。

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免疫PD-L1抑制劑皮下注射劑型

圖 / 照護線上

林聖皓醫師最後也提醒,患者雖普遍對於免疫治療耐受性高,但仍須定期回診,接受影像檢查與血液檢測,以及時評估治療反應,並適時調整治療計畫。若出現皮膚反應、疲倦、腸胃不適、自體免疫相關併發症等症狀,請務必告知醫療團隊,才能適時處理,獲得最佳治療預後。

小細胞肺癌&免疫治療筆記重點整理

此款 PD-L1 抑制劑目前也已研發出新的皮下注射劑型,可將給藥時間大幅縮短,跟原本靜脈滴注需耗時約 60 分鐘左右相比,改採皮下注射僅需 10 分鐘即可完成,可帶來大幅縮減留院時間。

小細胞肺癌主要發生於 55 至 75 歲之間,以男性吸菸者為主,男女性比例約為 10 比 1。小細胞肺癌與吸菸密切相關,常長在肺部中央區域,可能出現慢性咳嗽、痰中帶血、聲音沙啞、呼吸急促、胸痛、背痛、骨頭疼痛、體重減輕等症狀。

針對小細胞肺癌的全身性治療傳統以化學治療為主,可搭配放射治療,約七成的病人在接受化療之後,腫瘤都會有明顯的改善,但大多數患者在經過幾個月之後,就會出現疾病惡化的情況。

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小細胞肺癌的治療成效隨著免疫治療的問世獲得顯著提升。免疫治療是藉『喚醒』患者自身免疫系統來對抗癌細胞,『PD-L1 抑制劑』則能夠阻止癌細胞的 PD-L1 與免疫細胞的 PD-1 結合,進而解除癌細胞對免疫細胞的抑制作用,讓免疫系統恢復正常,可以有效地辨識並毒殺癌細胞。

研究證實,PD-L1 抑制劑合併化療作為擴散期小細胞肺癌的第一線治療,可顯著延緩疾病惡化時間,降低 30% 的死亡風險,具有顯著存活效益。林聖皓主任說,後續的研究亦顯示,相較於單用傳統化療,加入 PD-L1 抑制劑後可以讓五年存活率提升,且實驗中沒有觀察到特殊之不良反應發生。

PD-L1 抑制劑合併化學治療被視為小細胞肺癌治療近二十年來重要的進展,已被國際治療指引列入擴散期小細胞肺癌的一線治療推薦,健保亦已納入給付。

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