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在雙重攻擊中利用糖尿病藥物餓死癌細胞

only-perception
・2011/09/04 ・791字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

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英國科學家已發現如何阻斷癌細胞中能量製造的關鍵控制者,並以糖尿病藥物,metformin(滅糖敏),來對付它們,有效地餓死癌細胞。這項研究 29 日已發表在 Nature Cell Biology 期刊上。

癌細胞的關鍵特徵之一是它們能迅速分裂及生長。為了辦到這件事,它們需要切換到一種迅速產生能量的方法 — 以一種稱為醣解作用(glycolysis)的過程分解葡萄糖,藉此產生創造新細胞所需的能量與原料。

研究者發現這種切換是由一種蛋白質複合體所控制,稱為 NF-kB,那控制著不同類型之能量產生的平衡。當葡萄糖供應短缺時,NF-kB 會將能量產生移到另一種無須倚賴葡萄糖的過程。不過在癌細胞內封鎖 NF-kB 將使得它們無法進行這種切換,所以它們最終會餓死。

以這種蛋白質複合體為目標,研究者藉此證明他們能在實驗室內殺死腸癌細胞。為模仿葡萄糖缺乏的效果,研究者首先以某種能封鎖 NF-kB 的分子處理癌細胞,不過靠它自己本身對於倖存沒有效用。但是當與糖尿病藥物 metformin 結合時,那阻斷能量製造的另一種方法,它們有效地圍攻癌細胞,故它們飢餓並死亡。

Guido Franzoso 教授(領導位於倫敦帝國學院的研究者)表示︰”這是 NF-kB 首度被證明可控制細胞如何產生能量。我們已知 NF-kB 在癌症中扮演某種角色。那是某個調控者家族的一部份,控制著免疫與發炎反應,且經證明能促進這種疾病。”

“NF-kB 的阻斷劑目前已用於臨床來治療癌症病患,但因為它們的副作用,所以成效有限。我們希望我們現在能開始探索,將它們與 metformin 結合,成為一種雙重打擊,以增加它們對抗癌症的效力。”

Dr Julie Sharp(Cancer Research UK 的資深科學資訊經理)表示:”癌細胞需要快速的能量供應以便生長及分裂,而理解它們如何產生能量則是一個另人振奮的研究領域。藉由阻斷能量製造,有效餓死癌細胞,研究者揭露某種新方法,能選擇性地攻擊癌細胞,使正常細胞不受傷害。”

資料來源:Medical Xpress:Scientists use diabetes drug in double hit to starve cancer cells [August 29, 2011]

原發表於 Only Perception

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only-perception
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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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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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英國「學童」取代「病理學家」?!辨識癌細胞的人工智慧
胡中行_96
・2022/05/30 ・2391字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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18 世紀工業革命,人力從家庭進入工廠,連孩子們也無法倖免。為了保障童工的權利,1819 年英國制定了《工廠法》(Factory Act),規範合法工作年齡和時數。[1]現在 COVID-19 又把部份勞工趕回去,在家工作的現象,竟讓英國企業動了「善用」童工的念頭……。

學童成為人工智慧幕後推手

橡樹國家學院(the Oak National Academy)宣傳圖片。圖/橡樹國家學院

2020 年英國政府因應 COVID-19 疫情,成立了「橡樹國家學院」(the Oak National Academy)網路平台,提供線上教學課程。這招多少能挽救受學校停課影響的教學品質,但解決不了封城或隔離期間課後活動的匱乏,無聊到快抓狂的孩子,差點逼瘋在家工作的家長。此時,數位病理科技集團 PathLAKE 橫空出世,為家長分憂,「順便」利用學童來發展人工智慧。[2]

  • 人工智慧(artificial intelligence)的「機器學習」(machine learning),大略分為三種:
  1. 監督式機器學習(supervised machine learning):把標註好的資訊,餵給機器。由於標註的步驟是人類執行的,機器在學習的過程中,會逐漸朝人類設定的目標,愈加精準。[3]
  2. 非監督式機器學習(unsupervised machine learning):要求程式從未標註的資料中,找出現象或模式。在人類沒有插手的狀況下,有時會得到出乎意料的結果。[3]
  3. 增強式機器學習(reinforcement machine learning):設下獎勵機制,讓機器從嘗試中學習。例如:告訴自駕車它在行駛中,做對了哪個決定。[3]

PathLAKE 集團想做的是病理圖像的「監督式機器學習」。然而,標註資料的工作耗時費力,近年選擇從事病理科工作的醫師比例又大不如前。於是,「童工」就成為填補業界人力空缺的另類解方。

PathLAKE 的策略,大致上是這樣的:首先,昭告天下說這裡有個線上課外活動,即將開放給學童參加。拐來一票願意簽署同意書的家長後,先教他們的小孩癌細胞長怎樣。等小鬼頭們學得差不多,便可以玩遊戲闖關,藉此驗收他們的學習成果。依循此模式,將來或許就能聘僱為數龐大的「童工」,來標註病理圖像,然後再以此數據資料訓練人工智慧機器。[2]

「打敗病理學家」細胞形態辨識競賽

PathLAKE 集團舉辦的活動分二個梯次,每次都招募 3 個不同年齡層的學童:4 到 11 歲、11 至 16 歲以及 16 到 18 歲。他們透過網路學習基礎的「細胞形態學」(cell morphology),以辨識乳癌細胞染色影像的 4 種類型:陽性癌細胞(positive tumour cell)、陰性癌細胞(negative tumour cell)、陽性非癌細胞(positive non-tumour cell),還有陰性非癌細胞(negative non-tumour cell)。課程結束,便參與競賽。[2]

競賽題目示意圖。圖/參考資料 2

以下是二個梯次競賽部份的內容與差異:[2]

  • 測試版競賽(Pilot competition): 
  1. 關卡:遊戲總共有三關,關卡名稱「微辣」(Mild)、「中辣」(Hot)、「大辣」(Spicy),聽起來頗像麻辣鍋的辣度分級……,每一關分別有 20、30 和 50 張影像,要參賽者辨識。
  2. 成績:報名並完成線上課程的 28 名學童中,僅有 5 人參加競賽。其中只有 1 人成功地從「微辣」晉級到「中辣」,而「特辣」根本沒人玩。教學和遊戲的難度,明顯須要調整。
  • 主要競賽「打敗病理學家」("Beat the Pathologists"):

有了上一梯次的經驗,PathLAKE 團隊修改設計,於 2020 年 10 月的「牛津科學節」(the Oxford Science Festival)推出「打敗病理學家」活動。

  1. 關卡:這回有「微辣」(Mild)、「中辣」(Hot)、「大辣」(Spicy)以及「特辣」(Supercharger),共 4 個關卡,邀請參賽者分別得挑戰 20、40、60 和 80 張影像。
  2. 成績:總計 98 位學童登記報名中,有 95 人參與競賽。其中 91 人通過「微辣」考驗,經過層層過關斬將,最終 22 人成功解鎖(含 15 人晉級)「特辣」關卡。

成效與願景

皇家病理學家協會(the Royal College of Pathologists)在 2020 年「國家病理週」(National Pathology Week)期間,宣傳 PathLAKE 的活動。PathLAKE 集團本身也萬分滿意其成效,在 2022 年 5 月 12 日的《科學報告》(Scientific Reports)期刊中,表示「學童有精確標註細胞的高度潛力……,期望此類的競賽不光使他們對病理學和人工智慧產生興趣,還能促進病理學家與電腦科學家的合作」,並預告他們之後會推出一個標註「腺體結構」(glandular structures)的新活動。[2]

當然,看完「資方」的心得與願景,也該來瞭解一下「勞方」的處境。在英國文豪狄更斯(Charles Dickens)小說《孤雛淚》(Oliver Twist)描述的 19 世紀維多利亞時代,兒童被家長或監護人逼迫去工作,工時冗長且勞動環境惡劣。[4]

將近二個世紀的時間過去後,COVID-19 疫情期間的英國學童,是否受到相對優渥的待遇?

19 世紀礦坑童工。圖/National Museum Wales

從 PathLAKE 團隊的片面描述,我們可以得知:除了病理知識外,每位活動成員均得到參與證書一份,前三名則另有獎項。

參考資料

  1. Impact of government acts improving working conditions(BBC)
  2. Lessons from a breast cell annotation competition series for school pupils(Scientific Reports, 2022)
  3. Machine learning, explained(MIT Sloan School of Management, 2021)
  4. Children in Dickens’s Novels(International Journal on Studies in English Language and Literature, 2014)
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胡中行_96
65 篇文章 ・ 23 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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所有癌症都可能發生!癌症出現骨轉移該怎麼辦?
careonline_96
・2020/11/19 ・1668字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

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「唉呀!」61 歲的趙先生要從沙發起身時腳拐了一下,冷不防跌落到地上,正想要爬起身,卻因為右腳劇烈痛而動彈不得。

家人見狀,連忙將趙先生送到急診室。經過系列檢查,醫師向趙先生與家屬說明:「趙先生罹患了攝護腺癌,且因病程屬晚期,癌細胞已經轉移到骨骼內,趙先生會輕易骨折便是骨轉移導致。」面對突如其來的巨大難題,趙先生與家人只感到手足無措、說不出話來。

所有癌症都可能發生!癌細胞隨血液循環轉移到骨骼

所謂的癌症骨轉移,就是癌細胞隨著血液循環轉移到骨骼裡。中國醫藥大學附設醫院泌尿部主任黃志平醫師說,所有的癌症都可能發生癌症骨轉移,其中,又以攝護腺癌、非小細胞肺癌、乳癌、多發性骨髓瘤這四癌的患者為高風險族群。

黃志平主任進一步指出:「骨頭內部其實一直處於變動的狀態——由破骨細胞移去老舊骨質,造骨細胞製造新的骨質。但是,當癌細胞轉移到骨頭後,過度活化的破骨細胞會讓遭侵犯的骨骼變得越來越脆弱,進而引發骨骼疼痛、脊神經壓迫、病理性骨折等骨骼併發症。」

骨轉移衝擊健康,可能導致生活品質、癱瘓臥床

骨骼併發症發生後,癌友會因長期的骨骼疼痛,生活品質降低;病程惡化後,還可能發生癱瘓需要臥床,工作將被迫中止;若需要進一步進行骨骼手術,醫療成本也會增加。因此,骨轉移對癌友的衝擊絕對不容小覷,若不及時控制,生活、健康、經濟將全面受到衝擊。

為了降低癌症骨轉移的影響,黃志平主任說,癌友莫名出現持續性定點骨骼疼痛,可千萬別輕忽,應趕緊向醫師反應,並遵照醫囑接受相關檢查,以利及早發現、及時治療。確診骨轉移也無須擔心,今日已可透過皮下注射的單株抗體或靜脈注射的雙磷酸鹽類藥物控制骨轉移,患者僅須規律回診,就能控制骨轉移,延緩骨骼併發症發生。

保養重點:藥物之外,日常照護和適量運動也相當重要

除了藥物支持外,日常照護也很重要。黃志平主任提醒,在飲食方面,骨轉移患者營養補充的重點是要攝取足量的鈣質與維生素 D,目標是每天鈣質攝取達 1000 毫克、維生素 D 達 400 IU(國際單位)。黃志平主任也建議,患者們若屬於外食族可以選擇購買容易的牛奶;食用富含維生素 D 與鈣質的黑木耳,則能一次補充所需營養;假使食慾不佳、食量較少,也可以考慮搭配鈣片或含有維生素 D 的營養品。

在運動方面,很多患者會誤以為,癌症轉移到骨頭時,骨頭較脆弱就不該運動,然而,事實並非如此。黃志平主任叮嚀,發生骨轉移後,還是建議癌友們在醫囑下,進行像是快走、游泳、騎腳踏車等緩和運動,藉此維持體力、心肺功能,以減少未來失能的機會。

黃志平主任也提醒,所有的藥物都可能發生副作用,使用骨轉移的藥物,有 1% 至 2% 的機率發生顎骨併發症。因此患者在接受骨轉移治療之前,務必要到牙科檢查,先治療牙周病、牙結石、蛀牙等;在治療期間也得好好維護自己的口腔衛生,每天勤刷牙,避免拔牙或植牙等侵入性治療;治療期間若有牙口不適現象出現,應及早告知治療主治醫師。

貼心小提醒:規律用藥,和醫師齊心對抗轉移

癌友的存活期越來越長,但想要活得越來越好,就不可忽視癌症骨轉移治療的重要性。

黃志平主任鼓勵,癌友治療癌症之於,也應好好與醫師配合,積極面對癌症骨轉移。除了規律使用控制骨轉移的藥物外,也別忘做好日常照顧。癌友與醫師齊心對抗骨轉移,才能獲得更好的療效及生活品質。

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