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幾乎能治療任何病毒感染的新藥物

only-perception
・2011/08/17 ・1435字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 597 ・九年級

絕大多數的細菌感染能以盤尼西林這樣的抗生素進行治療,那在數十年前發現。然而,這樣的藥物在對抗病毒感染上卻無用武之地。病毒感染包括流感、普通感冒以及致命的出血熱,如 Ebola。

現在,在一項能夠轉變如何治療病毒感染的新發明中,位於 MIT Lincoln 實驗室的一個研究團隊設計出一種藥物,那能確認已受任何類型病毒感染的細胞,並殺死那些細胞以終止感染。

在一篇發表於 7/27 PLoS One 期刊的論文中,研究者以 15 種病毒來檢驗他們的藥物,並發現能有效對抗所有病毒 — 包括引發普通感冒的鼻病毒(rhinoviruses)、H1N1 流感、一種胃部病毒、一種小兒麻痺病毒、登革熱以及數種其他類型的出血熱。

該藥是以某種 RNA 為目標,那只有受病毒感染的細胞才會產生。”理論上,那能對抗所有病毒,” Todd Rider 表示,Lincoln 實驗室化學、生物與奈米技術小組的資深正職科學家,他發明這項新技術。

因為此技術如此之「廣效」,它也有用來對抗新病毒爆發的潛力,例如 2003 年的 SARS 爆發,Rider 說。

其他研究團隊成員是 Lincoln Lab 正職成員 Scott Wick, Christina Zook, Tara Boettcher, Jennifer Pancoast 以及 Benjamin Zusman。

難得的抗病毒藥物

Rider 大約在 11 年前發明 CANARY(Cellular Analysis and Notification of Antigen Risks and Yields,加那利,一種能迅速確認病原體的生物感應器)之後開始有試著開發廣效性抗病毒療法的構想。”如果你在環境中偵測到某種致病細菌,這裡或許有種抗生素能用來治療某些暴露在那種病菌的人,不過我領悟到,對於病毒,這裡有的治療方法少的可憐,” 他說。

這裡有一些藥物能對抗特定病毒,例如用來控制 HIV 感染的蛋白酶抑制劑,不過在數量上那相對稀少,而且易受到病毒抗性(viral resistance)的影響。

Rider 從他的治療性藥劑,稱為 DRACOs(Double-stranded RNA Activated Caspase Oligomerizers,雙股 RNA 活化半胱胺酸蛋白酶寡聚體,來自肝細胞自己的防禦系統)取得靈感。

當病毒感染一細胞,它們將其細胞機器據為己用 — 即創造出更多病毒的副本。在這個過程中,病毒創造出一長串的雙股 RNA(dsRNA,譯註:RNA 通常是單股),那在人類或其他動物細胞中找不到。

身為對抗病毒感染之天然防禦機制的一部分,人類細胞有種蛋白質能夠拴住 dsRNA,引起一連串反應,防止病毒複製自己。然而,許多病毒能藉由封鎖接下來要進行的幾個步驟之一,從而智取該系統。Rider 有了一個點子,要將 dsRNA 結合蛋白與另一種誘使細胞經歷自毀作用(apoptosis,細胞凋零,程式化的細胞自殺)的蛋白質結合,然後,譬如說,當某個細胞確定正朝著癌化之路邁進時啟動。因此,當 DRACO 的某一端與 dsRNA 結合時,它會發訊給另一端的 DRACO 以啟動細胞自殺。

結合這二種元素是一個「很棒的點子」而且是一種非常新穎的方法,Karla Kirkegaard 表示,史丹佛大學的微生物學與免疫學教授。”病毒善於在我們對抗它的方法上發展出抗性,不過在此例中,它要想出一條簡單的抗藥路徑則很難,” 她說。

每個 DRACO 亦包含一種取自於天然蛋白的「遞送標籤(delivery tag)」,那允許它能夠穿越細胞膜並進入任何人類或動物細胞。然而,如果沒看見dsRNA,DRACO 將無害地離開細胞。

在此研究中,絕大部分的測試報告都是在實驗室培養的人類與動物細胞中完成,不過研究者也在感染 H1N1 流感病毒的老鼠身上進行試驗。當老鼠以 DRACO 治療後,牠們完全從感染中恢復。這些測試亦證明,DRACO 本身對老鼠無毒。研究者目前正以老鼠試驗 DRACO 對抗更多病毒,而且開始取得有希望的結果。Rider 表示,他希望能授權此技術在更大型的動物身上進行試驗,最終當然是人類臨床試驗。

※ 不過此法使用不當,有可能會造成體內細胞大量死亡。

* Broad-Spectrum Antiviral Therapeutics
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0022572

Todd H. Rider, Christina E. Zook, Tara L. Boettcher,
Scott T. Wick, Jennifer S. Pancoast, Benjamin D. Zusman
PLoS ONE 6(7): e22572.
doi: 10.1371/journal.pone.0022572

資料來源:New drug could cure nearly any viral infection (By Anne Trafton, August 10, 2011)

本文原發表於作者網誌Only Perception

相關標籤: MIT 病毒 醫療
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only-perception
153 篇文章 ・ 1 位粉絲
妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D


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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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