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滑iPhone也能研究科學?-蘋果的臨床研究App

miss9_96
・2015/08/22 ・2348字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 521 ・七年級

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(模擬場景)

「噹~現在空氣品質不佳,請注意氣喘」,我朝手上的 Apple Watch看了一眼,身旁的阿嬤拿著iPad,慌張地點完iPad上的紅點,Siri的聲音響起:「您的分數是37分,接下來請書寫『帕金森氏症』五字…」。前排一臉疲憊的少年手上的 iPhone 顯示昨晚的睡眠時間僅有2小時…

今年,蘋果宣布要用iPhone跨入臨床實驗的那一刻起,「An “Apple” a Day Keeps the Doctor Away」 的意思,再也不一樣了

用facebook和twitter掌握最即時的國際疫情

從來沒有想到,手機也能辦到這種事。

2009年,神秘的流感在墨西哥爆發,捷運上乘客劇烈的咳嗽,痛苦地彎下腰來,車上的屏幕顯示了醫師束手無策的困境;2014年的西非,死神般的伊波拉病毒遊走於村落之間,七孔流血的軀體就躺在村子口,慌張的村民倉皇而逃。如果你就在當地,要怎麼知道你現在,此時、此刻、安全嗎?

滑手機,就對了

就像太陽花學運時,手機成了攝影機,人人都是在地記者,每則推文都是第一手報導,在疫區當地也是如此。行動科技讓流行病學的報告隨時地更新在Facebook裡;Instagram上就能找到最新的疫情照片;醫生能在wiki裡查到最新的醫學知識。行動科技加入了醫學領域,開啟了醫學版的大數據時代 [1]。

BigData
Source from wikimedia

用iPhone加入全球的臨床醫學計畫!

「An “Apple” a Day Keeps the Doctor Away」 這句話在開始有了完全不同的意義!今年的春天,Apple公司發表了一套開放軟體-”Research Kit” [2],與各大醫學院合作,設計了針對五種疾病的App,分別是氣喘帕金森氏症糖尿病乳癌心血管疾病,讓iPhone的使用者,能夠很輕易加入這項疾病的醫學研究,替未來的醫藥開發貢獻個人的心力 [2]!

而這些醫學App也完美地利用了智慧型手機的優勢,以美國羅徹斯特大學(University of Rochester and Sage Bionetworks)所開發的「mPower」App,就設計了用手指敲擊螢幕的遊戲,以玩樂的方式了解帕金森氏症患者的病情進展 [3]。而美國西奈山伊坎醫學院 (Mount Sinai, Weill Cornell Medical College)為了幫助氣喘患者所設計的「Asthma Health」,不僅能記錄發作時的資訊比方說每回接了丈母娘的電話,氣喘就必定會發作),更能提醒使用者在地的空氣品質,讓使用者能夠事先就避開會引發氣喘的環境 [4, 5]。

iPhone
Source from pixabay

在正式發表之前,醫學院的研究群和Apple的開發者們心中都充滿了擔憂,如果都沒有人想加入醫學計畫,要怎麼辦?宣布Research Kit正式上線後的隔天,答案揭曉了!僅僅24小時,簽署加入帕金森氏症研究的民眾居然已經超過一萬人 [6]!這麼驚喜的民眾參與程度,再加之全球使用iPhone的使用者多達數億人,可以想像的是,利用iPhone所收集的資訊的研究成果,絕對是非常令人值得期待的!

除了看起來很炫,還有什麼獨樹一格的優點呢?

想像以下的場景:一位靦腆的大學宅男,尷尬地看著問卷上的問題…「3) 請問您一天運動多長的時間?4) 請問您一週的性行為有幾次?…」他看了看面前那位甜美的護士小姐,終於填下了正確的為了表達男子氣概的誇大錯誤答案。真實性、即時性、便利性!正是利用智慧型手機取得數據的最大優勢,而且由於智慧型手機能夠顯示使用者的生活模式,更提供了前所未有的獨特資訊比對性 (例如每次用手機瀏覽PanSci的網頁後,血壓就會急遽的升高!) [5],這些看似神乎其技的資訊連結,都是傳統的臨床試驗所無法收集到的資訊!

隱私!隱私!隱私!

個人隱私永遠是各種資料庫最重要的考量,而且利用iPhone收集醫學資訊的作法是前所未有的,也因此所遇到的問題也是前所未見,例如在台灣,如果iPhone的使用者未滿20歲,能參與醫學研究計畫嗎?跨國的醫學研究要如何規範呢?科技發展得太快速,各國的法規是否能迎頭趕上反倒成了最大的問題 [7]。

在中文的市場上,尚未出現類似「Asthma Health」或「mPower」的App,這是一種契機,特別是在台灣有著豐富的醫學專業人才(連首都市長也是~)及資訊軟體的實力,就讓我們期待,不久的將來,會有人應用 Research Kit 開發出中文市場的應用來改變這個世界吧!

本文感謝PAFERS Tech, Ernest Chiang以及國立中山大學, Lin Szu-Yin協助

本文轉載於作者部落格 <Wei-Lun的日常科學分享> 和FB粉絲團  <Wei-Lun的日常科學分享>

參考文獻

  1. Grand Challenges in Digital HealthFront Public Health, 2015, 3, 134
  2. Apple官方網頁,Research Kit介紹
  3. Apple官方網頁,mPower介紹
  4. Apple官方網頁,Asthma Health介紹
  5. Apple’s Research Kit Development Framework for Iphone Apps Enables
  6. Innovative Approaches to Medical Research Data CollectionJournal of Clinical Trials, 2015, 5
  7. The big medical data miss: challenges in establishing an open medical resourceNature Reviews, 2015, 16, 253
  8. An Apple a day keeps the research ethics committee away?Research Ethics, 2015, 11, 2
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miss9_96
170 篇文章 ・ 691 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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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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鑑識故事系列:對花粉過敏,卻吞桃自盡?!
胡中行_96
・2022/10/13 ・1821字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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高 176 公分,重 57 公斤,身上多處刺青,雙臂有頻繁注射的疤痕。曾經是個毒蟲兼老菸槍的他,7 年前因持有並販賣毒品遭到判刑;如今,這名阿爾巴尼亞男子 30 歲了,依然被關在義大利米蘭的監獄裡。低安全等級的牢房,每間容得下兩個受刑人。最近前獄友刑期剛滿,床位尚且無人替補,所以過去二天他都獨自一人。長期低落的情緒缺乏出口,而他基於良好表現所獲得的特別待遇,也不過就是打掃飯廳的機會。[1]

他勢必得用萬無一失的方法,脫離困境:用完餐後,穿著囚衣的他靜靜地躺下。當獄方打開房門,眼前竟是一具屍體。三天後,鑑識團隊奉命驗屍。[1]

死者身上無明顯外傷,呼吸道也沒有阻塞。口腔與唇黏膜輕微充血(hyperaemia);肺、肝以及腎臟鬱血(congestion);[註]而氣管與支氣管流著泛紅的黏液和血液。150 毫升的胃部內容物中,包含部份消化的帶皮植物性殘渣。此外,根據醫療紀錄,他生前患有氣喘,對花粉過敏,但平時沒有服用任何藥物。以上線索都不足以用來推論確切的死因。[1]

該名阿爾巴尼亞受刑人的口袋裡,有一張手寫的字條提到「我受夠了」、「我過敏」,還有最重要的「我吃了已知能自殺的東西」。在與獄方既有的文件比對後,確認二者筆跡相符,確實為他親筆所寫。鑑識團隊做的血清分析,也證實他的 IgE 抗體濃度偏高。這就耐人尋味了:IgE 抗體是診斷過敏反應的指標[1]既然監獄中理論上沒有花粉,除非有人偷渡進來,不然就是死者還有不為人知的過敏原?

他生前最後一餐吃剩的桃子,擺在身旁。這一點和花粉過敏的病歷,給了鑑識團隊一個靈感,並決定朝此方向,縮小調查範圍:檢驗與桃子以及樺樹有關的特定 IgE 抗體。[1]

花粉食物過敏症候群患者,同時對特定花粉和食物過敏。圖/charlesdeluvio on Unsplash

花粉食物過敏症候群(pollen food allergy syndrome)是一種同時對特定花粉和食物過敏的毛病。[2]其中樺樹果實症候群(birch-fruit syndrome)的意思,不是說吃了樺樹的翅果會出事,而是對樺樹花粉以及桃子、梨子、李子、蘋果、草莓、櫻桃、杏桃和杏仁等薔薇科(Rosaceae)的果實過敏。[2-4]此症患者多半會在食用上述果實後的 5 至 15 分鐘內,出現發炎反應[3]不過,也不是每個對樺樹花粉過敏的人,都不能碰此類果實。樺樹果實症候群的盛行率,還有這兩種過敏原之間的關係,在各地差距甚大。比方說,美國有 75.9% 的樺樹花粉過敏者,吃蘋果也會產生症狀;丹麥 34%;而義大利只有 9%。[4]為了預防發作,盡量避開這些果實是最簡單的作法。但有趣的是,其實果實只要被煮過了,例如:製成果醬,患者通常便可盡情享用,不會有事[2, 3]

話說回來,如果食用者是刻意藉此自殺,那存活率就看個人造化了。花粉食物過敏症候群所造成的症狀,一般侷限在食物觸碰到的範圍,例如:嘴巴、嘴唇、舌頭和喉嚨等部位,會腫脹或搔癢。[2, 5]這些症狀大多不會維持太久,因此無需用藥治療。[2]偏偏就有那麼倒楣的少數人,光是吃顆桃子,便會腹痛、腹瀉、嘔吐、氣喘、咳嗽,還有皮膚紅疹和眼皮浮腫;更誇張的話,甚至會血壓下降,並產生致命的休克現象。[3]

最後,鑑識團隊從桃子和樺樹特定的 IgE 抗體濃度,確定這名阿爾巴尼亞囚犯應該是嚴重過敏患者。[1]他在不會被及時搶救的狀況下,成功地吞桃自盡。

  

延伸閱讀

你知道你有可能對倉鼠或壁蝨過敏嗎?Alpha-gal 症候群會帶來什麼樣的過敏症狀呢?

備註

充血(hyperaemia)是發炎反應中,主動增加輸入的血液所致;而鬱血(congestion,又譯「被動充血」)則是減緩的回流,造成血液被動聚積。[6]

參考資料

  1. Tambuzzi S, Gentile G, Boracchi M, et al. (2021) ‘Postmortem diagnostics of assumed suicidal food anaphylaxis in prison: a unique case of anaphylactic death due to peach ingestion’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, pp. 449–455.
  2. Pollen Food Allergy Syndrome’. (21 MAR 2019) American College of Allergy, Asthma & Immunology.
  3. Manchester Academic Health Science Centre. (18 OCT 2006) ‘Allergy information for: Peach (Prunus persica)’. The University of Manchester.
  4. Wang J. (2013) ‘Chapter 12 Oral Allergy Syndrome’. In Metcalfe DD, Sampson HA, Simon RA, Lack G (Eds.), Food Allergy: Adverse Reactions to Foods and Food Additives. John Wiley & Sons.
  5. Kim JH, Kim SH, Park HW, et al. (2018) ‘Oral Allergy Syndrome in Birch Pollen-Sensitized Patients from a Korean University Hospital’. Journal of Korean Medical Science, 33 (33): e218.
  6. López A, Martinson SA. (2017) ‘Chapter 9 – Respiratory System, Mediastinum, and Pleurae’. Pathologic Basis of Veterinary Disease (Sixth Edition), pp. 471-560.e1.
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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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關注大麻合法化,先了解大麻的大小事
Charlotte 熊_96
・2022/05/28 ・3037字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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泰國衛生部長 Anutin Charnvirakul 最近為了響應即將在六月上路的新法--家戶種植大麻合法化--並加速大麻轉型為該國的經濟作物,在今年五月八號時宣佈政府即將在下個月發放百萬棵大麻植株,以鼓勵民眾種植[3]。這些大麻為醫藥用大麻,但若要轉為商用大麻,只要向地方政府申請即可。雖然聽起來可能讓很多人躍躍欲試,但是目前在泰國娛樂性使用大麻,仍然會面臨牢獄之災。

泰國新法上路,那台灣呢?

至於台灣,雖然大麻仍然被列為二級毒品,近年來台灣也逐漸有大麻合法化、放寬大麻管制等等的聲音。綠色浪潮是台灣民間推動大麻合法化的主要團體之一,在今年四月更舉行了第一屆的「大麻祭」。近期積極推動的連署主要訴求有三:上修四氫大麻酚(THC)容許值,與美國同步(美國規定 0.3%,原因是有證據支持 0.3% 以下不會有成癮性,台灣目前容許 0.001%);比照聯合國最新版本的《麻醉品單一公約》來修法來管制大麻;以及將大麻從反毒宣導中移除[6]。而在政府層級,大法官於 2020 年於釋字第 790 號中,宣布毒品管制條例中的「意圖供製造毒品之用,而栽種大麻者,處 5 年以上有期徒刑,得併科新臺幣 500 萬元以下罰金。」違憲。因為其不論情節輕重,都處以五年以上的有期徒刑,違反比例原則[9]

目前在泰國娛樂性使用大麻,仍然會面臨牢獄之災。圖/Pexels

從醫學角度看大麻

大麻是什麼,每個人腦袋裡大概都會有些既定印象,就讓我們以醫學的角度來看看大麻。大麻為一種草本植物,而既然是自然界的生物,組成成分想當然耳非常複雜。但是引發最多討論的是對人類中樞神經有作用的化學成分四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol, THC),以及有藥用潛能但不影響精神狀態的大麻二酚(cannabidiol , CBD)。進入生物體內後,四氫大麻酚會由體內細胞上的 CB1 受器(cannabinoid receptor 1)以及 CB2 受器(cannabinoid receptor 2)接收,引發細胞下游反應。四氫大麻酚接上大腦的 CB1 受器後,就可以產生欣快感。大麻二酚反而不太愛接上 CB1 受器,甚至有時候會在旁邊干擾四氫大麻酚與 CB1 受器的接合。大麻二酚主要接到 CB2 受器,非但沒有讓人「變嗨」的作用,研究還指出醫用大麻二酚會降低焦慮症的症狀,有止痛功效,也運用在一些運動神經疾病[7]

當攝取方式為「抽」大麻時,由肺臟吸收大約 50%,當以食品方式「吃」的話,大約 10% 會被吸收。吸食未經萃取大麻相關的副作用包括:認知功能改變、慢性支氣管炎、及肺癌、生育力下降、精子動力降低、睪固酮濃度降低等等[5]。胎兒在子宮中暴露到大麻,會增加低體重嬰兒以及早產的可能性、也會增加新生兒加護病房住院率[1]。成癮性的大麻使用者腦部的獎賞迴路會被大麻所改變,而無法控制對於大麻的依賴程度。而在驟然停止使用大麻時,成癮性的大麻使用者也會出現戒斷症狀,包括焦躁易怒、睡眠障礙、食慾下降、體重減輕、憂鬱等等。

成癮性的大麻使用者也會出現戒斷症狀,包括焦躁易怒、睡眠障礙、食慾下降、體重減輕、憂鬱等等。圖/Pixabay

大麻與心臟疾病

一般人聽到「心臟病」、「心肌梗塞」應該會聯想到比較有年紀的病人。但在一篇研究中指出,古柯鹼以及大麻的使用在「年輕」的病人(總共收案 2,097 位 50 歲以下心肌梗塞病人)中,會增加心肌梗塞後的心因性死亡率以及總死亡率[4]。原因之一是四氫大麻酚會造成血管內皮細胞的發炎,進而造成血管粥狀硬化。同樣的血管變化也會發生在腦部,如果血管斑塊破裂,就有可能造成阻塞性中風。而這些過程都跟前面提到的 CB1 受器有關。CB1 受器除了存在於腦部,引發止痛鎮靜甚至欣快的效果,也存在於血管內皮細胞上。當四氫大麻酚接上這個受器之後,會引發細胞內一連串的生物化學作用,增加氧化壓力,進而引發發炎,以及血管粥狀硬化[2]

吸食大麻引起的心血管疾病有解嗎?

於是由目前任教於台大藥理所的魏子堂副教授,領導史丹佛團隊,發起了尋找 CB1 拮抗劑之旅,結果發現在大豆內的 Genistein 是天然的 CB1 拮抗劑[8]。所謂的拮抗劑就是會在結合受器後,不引起下游的反應,如此一來,同樣在尋找同樣受器的不同受質,就無法結合到該受器,而引起下游反應。

在老鼠的模型中發現同時給予 Genistein 以及四氫大麻酚的老鼠,比起單獨使用四氫大麻酚的老鼠有表現較低的發炎物質。而且在犧牲老鼠後得到的病理切片也有同樣的結論。在另一組實驗中,本來被為了高脂餐的「胖胖鼠」,在經過單獨給予四氫大麻酚之後,血管斑塊增大的幅度,也比同時給予 Genistein 的胖胖鼠還要更多。

在老鼠的模型中發現同時給予 Genistein 以及四氫大麻酚的老鼠,比起單獨使用四氫大麻酚的老鼠有表現較低的發炎物質。圖/Pixabay

與此同時,可能有些醫用大麻擁護者會擔心,那我們想要從醫用大麻得到的中樞神經系統止痛與鎮靜效果呢?在這個實驗裡發現 Genistein 並不會擾這方面的效果。

不過目前在 Cell 發表的這篇實驗仍在動物模型階段,如果要進一步在臨床醫學上使用,還是需要長期的臨床試驗觀察。Genistein 已經可以在一些補品或是健康食品中看到,所以安全性應該是無虞,但是若要證明它能讓吸食大麻的「人」避免掉心血管副作用,還是要經過二期、三期、四期臨床試驗。何況通常心血管疾病的病程需要數年,甚至數十年的時間才能看到變化。最有名的心血管研究是在二十世紀中期的佛萊明漢研究(Framingham study),一開始的設計為一個長達 20 年計畫,而也是因為這個重要的研究,得以奠基當代心臟科學的基礎。

結語

大麻除罪化、合法化、醫療化等議題,在大部份台灣人腦海裡可能還有毒品管制條例中深植的「二級毒品」形象。這不僅僅是科學證據上的辯論,更有著歷史文化、社會觀感的拉扯。但隨著越來越多國家對大麻管制鬆綁、醫用大麻的出現、甚至泰國鼓勵轉植大麻當經濟作物的風氣開始興盛,以及台灣民間團體的推動,公民討論勢必會越來越多。新研究的出現--譬如本文中 Genistein 在未來臨床試驗後,可能可以保護大麻使用者,免於心血管副作用--可以豐富公民討論的內容。如何創造社會對於大麻議題,一個理性討論的空間,值得大家一起關注。

參考資料

  1. Birth Outcomes of Neonates Exposed to Marijuana in Utero: A Systematic Review and Meta-analysis | Neonatology | JAMA Network Open | JAMA Network [WWW Document], n.d. URL https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2788451 (accessed 5.13.22).
  2. Cardiovascular effects of marijuana and synthetic cannabinoids: the good, the bad, and the ugly | Nature Reviews Cardiology [WWW Document], n.d. URL https://www.nature.com/articles/nrcardio.2017.130 (accessed 5.13.22).
  3. CNN, H.C., n.d. Thailand to give away one million free cannabis plants, minister says [WWW Document]. CNN. URL https://www.cnn.com/2022/05/11/asia/million-free-cannabis-plants-to-be-distributed-to-thai-households-intl-hnk/index.html (accessed 5.13.22).
  4. DeFilippis, E.M., Singh, A., Divakaran, S., Gupta, A., Collins, B.L., Biery, D., Qamar, A., Fatima, A., Ramsis, M., Pipilas, D., Rajabi, R., Eng, M., Hainer, J., Klein, J., Januzzi, J.L., Nasir, K., Di Carli, M.F., Bhatt, D.L., Blankstein, R., 2018. Cocaine and Marijuana Use Among Young Adults With Myocardial Infarction. J. Am. Coll. Cardiol., SPECIAL FOCUS ISSUE: CARDIOVASCULAR HEALTH PROMOTION 71, 2540–2551. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2018.02.047
  5. Pathophysiology – Elsevier eBook on VitalSource, 7th Edition – 9780323169448 [WWW Document], n.d. URL https://evolve.elsevier.com/cs/product/9780323169448?role=student (accessed 5.13.22).
  6. petition – 綠色浪潮 GreenWave, 2021. URL https://greenwavetw.com/ (accessed 5.13.22).
  7. Shahbazi, F., Grandi, V., Banerjee, A., Trant, J.F., 2020. Cannabinoids and Cannabinoid Receptors: The Story so Far. iScience 23, 101301. https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101301
  8. Wei, T.-T., Chandy, M., Nishiga, M., Zhang, A., Kumar, K.K., Thomas, D., Manhas, A., Rhee, S., Justesen, J.M., Chen, I.Y., Wo, H.-T., Khanamiri, S., Yang, J.Y., Seidl, F.J., Burns, N.Z., Liu, C., Sayed, N., Shie, J.-J., Yeh, C.-F., Yang, K.-C., Lau, E., Lynch, K.L., Rivas, M., Kobilka, B.K., Wu, J.C., 2022. Cannabinoid receptor 1 antagonist genistein attenuates marijuana-induced vascular inflammation. Cell 185, 1676-1693.e23. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.04.005
  9. 釋字第 790 號-全國法規資料庫 [WWW Document], n.d. URL https://law.moj.gov.tw/LawClass/ExContent.aspx?ty=C&CC=D&CNO=790 (accessed 5.13.22).
  10. 大麻究竟有多可怕? – PanSci 泛科學
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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/