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那些捐贈器官的大愛天使,和被他們拯救而重獲新生的生命故事

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2015/12/30 ・4267字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

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本文由器官捐贈移植登錄中心贊助,泛科學策劃執行。

作者:蔣維倫

「身為醫師,我將竭盡所能的幫助病人」-希波克拉底醫師誓約

「我們要重視的,不是生命的長短,而是生命的內容;不是要活得多久,而是要活得多美。」-曾御慈

百年來醫學神速地發展,許多瀕死的病人在醫師的努力之下被搶救回來。但許多的遺傳疾病,和末期肝硬化肝癌等的惡疾,僅能用器官移植的方法讓病人重獲新生。此時命懸一線的患者,不僅要仰賴醫者們的技術,更需要化身為天使的大愛捐贈者,讓他們的愛心,幫助患者掙脫死神的枷鎖,重新「再活一次」。

不知道您是否還記得曾御慈醫師呢?曾醫師生前任職於台大醫院,然而在2013年的一場車禍後,無力挽回的情況下,家屬決定讓曾醫師化為天使,和數十年來的移植醫學史上許多大愛捐贈者一樣-「再活一次」。今天,就藉由本篇文章,記下數十年來,這些化身為天使的大愛捐贈者,以及被他們救回來的生命故事。

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醫師的最後一次手術 · 化身天使

2013年6月3日,曾御慈醫師被推進手術房,這是曾醫師在人間的最後一次手術,最後一次救人的手術。數日前,曾醫師在返家途中,遭到酒後駕駛撞擊,多日急救仍回天乏術,搶救的醫療團隊仍然無法撼動死神。6月2日,醫護團隊再次確認腦死的事實,家屬決定讓曾醫師進行在人間的最後一次救人手術-捐出身上的器官。6月3日,台大醫院感染科曾御慈醫師進入台大醫院,這是她最後一次救人。

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御守天使 慈悲濟世. from: 財團法人器官捐贈移植登錄中心

1954年 ‧ 那個奇蹟的聖誕節

移植醫學是個極為年輕的領域,從60多年前史上第一例成功的手術到今日,已經帶給了數十萬名患者全新的生命,而這一切,就要從61年前,在美國的那對雙胞胎孿生兄弟的故事開始說起……

1954末,美國的波士頓正歡天喜地的迎接聖誕節,但23歲的理查德(Richard J. Herrick)正因遺傳性腎臟病躺在床上,帶有缺陷的腎臟引起高血壓、尿毒症,即使當時已有粗糙的洗腎技術 [註1],也不能阻止死神將他帶走。幸運的是他有個孿生兄弟,義無反顧的決定捐出他的一枚腎臟,拯救他的兄弟。12月23日,哈佛醫院的法蘭西斯·摩爾(Francis D. Moore)醫師團隊決定動手,約瑟夫·穆雷(Joseph Murray)醫師劃開歷史上的第一刀……[註2-4]

油膩的鮮血

從1954年,摩爾醫師團隊所創造的奇蹟聖誕節開始,移植醫學蹣跚的成長,接續發光的是鑽研肝臟移植的史達策(Thomas E. Starzl)醫師 [註5]。1973年,科羅拉多總醫院正爭論是否要拯救一名患有家族性高膽固醇症的12歲少女-布魯特,史達策醫師不安的等著。

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家族性高膽固醇症也是基因的詛咒,肝臟無法清除體內的膽固醇,一日日地累積在血管壁上,幼小的身軀到處可以看到紅、黃色小瘤,更可怕的是這些小瘤不僅會出現在體表,更會累積冠狀動脈裡,引起嚴重的心肌梗塞。1973年3月初,布魯特的主治醫師支持以肝臟移植進行實驗性的治療,史達策醫師順利的完成手術。術後病人的膽固醇明顯的下降,原先時不時的心絞痛更不復見,兩週後布魯特回到學校,受到英雄式的歡迎 [註6]。

2013年6月3日,台大手術房裡多名醫師徹夜地正進行手術,對曾醫師的家屬和朋友們而言,她正羽化成天使……

「今天來到這世界,就應踏實地走向目標,就像一朵花,盡其所能的綻放最美一面」-曾御慈醫師於國二時的週記

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上圖:動脈硬化的示意圖;下圖:佈滿脂肪的瘤. from: wikimedia & wikimedia

金色的眼角膜、艷黃的皮膚和來不及長大的小孩

威爾森氏症?那是什麼?1981年,11歲的永姆脫被這個罕見疾病擊倒,有缺陷的肝臟無法代謝銅離子,過多的銅讓瞳孔有了一圈金黃色的色素環,無法正常運作的大腦剝奪了他的意識,失去作用的肝臟讓膽汁的黃色染上皮膚,永姆脫的父母看著他的小孩被死神拖往冥河。9月,另一名腦死的孩童給了永姆脫重生的機會,史達策醫師帶著永姆脫再次向死神挑戰。手術很成功,但,復原之路卻異常的漫長。

術後的好幾週裡,永姆脫似乎只剩下軀殼,僅有眼睛會不規律的顫動,巨大的挫敗感給了史達策醫師一記重擊。感恩節,永姆脫恢復意識,直到了聖誕節,他的父母終於能抱著他返鄉過節。但永姆脫的故事還沒有結束,隔年的1982年,永姆脫帶著足球和讓他重生的捐贈肝臟,戲劇性地出現在美國肝病研究學會,這次要換他協助史達策醫師,在美國政府的公聽會裡,以健康的身體證明肝臟移植手術的價值。永姆脫獲勝了,陪審團裁定從那日起,肝臟移植是一種醫療服務,而非一種實驗技術。那位腦死的大愛者,和永姆脫一起替醫學史劃下新的開始。

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那晚,台大手術房裡多名醫護人員進進出出,曾醫師從那日起,化為天使,準備要開始帶給其他人全新的生命……

「最重要的是盡其所能使生命充實,盡其所能的在生命裡幫助那需要生命的人」-曾御慈醫師於國二時的週記

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上圖:凱-費環色素環(Kayser-Fleischer ring);下圖:因為肝臟病變而引發的症狀-黃疸,病人的膚色會轉黃,眼白也會變成黃色。from: wikimedia & wikimedia

手臂上的十字傷痕 ‧ 不能吃飯的小孩

數十年的演進,移植醫學在許多大愛天使和醫師們奉獻之下逐漸茁壯。2007年,昔日執刀的穆雷醫師已經88歲高齡,而史達策醫師也早已在匹茲堡退休,但在台灣,一名和那些偉大的醫療先驅似乎毫無關聯的李小妹妹正準備寫下另一段醫療史。先天性腸道蠕動不良讓10歲的她只有個平凡的願望-「我,想吃飯。」。

缺陷的基因讓她的小腸無法從食物中吸收營養,於是「吃飯」,這個再平常也不過的享受,成了李小妹妹從未實現的夢想。為了不讓病人餓死,醫師只能把營養液一袋、一袋地打進血管裡,日復一日、年復一年、至死方休。血管上的切口無可避免的會感染、壞死,醫師只得不斷地切割新的傷口,手腕、手肘、手臂……病人的命運猶如60年前的腎衰竭患者輪迴於現代,手上的傷痕提醒著病人,死神,正一步步地走近(請見【科學簡史】器官移植:第1章-從必死無疑開始說起)。

秋天,李小妹妹終於等到大愛降臨,將由亞東醫院的陳芸醫師,替她進行小腸移植。過去,陳芸醫師也曾飛往美國匹茲堡醫學中心,於史達策醫師訓練出來的移植團隊裡學習。而亞東移植團隊的背後,正是完成台灣首例心臟移植的朱樹勳醫師。這些看似沒有交集的醫師們,近百年的移植醫學技術,透過一層層的師徒制,將藉由陳醫師掌中的手術刀,賦予李小妹妹全新的生命。

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手術房牆上的時針正緩慢、難以查覺地移動著,從61年前那個奇蹟的聖誕節開始,無數的大愛捐贈者患者醫護人員等人的犧牲,都一點一滴地推動執刀者前進,讓李小妹妹的手術一步步地接近成功。亞東醫院手術房牆上的時針,悄然地轉了一圈……

2007年10月27日,手術完成;術後兩週,病人開始可以少量進食,她大哭地說著:「有味道的、沒味道的,我都想吃!」;術後一個月,李小妹妹順利出院,那名大愛者的小腸,給了她全新的生命。人生和醫學歷史的交錯,藉由大愛的捐贈和陳芸醫師,突然在她的身上,散發出點滴累積的光芒,讓我們看到醫學進步為延續生命所帶來的希望

「專訪曾媽媽的前幾天,是曾御慈醫師的百日忌辰,剛好也是曾御慈醫師的生日。曾媽媽找出一本國二的週記……」-器捐中心採訪

「今天來到這世界,就應踏實地走向目標,就像一朵花,盡其所能的綻放最美一面,供人欣賞,也讓飢餓的昆蟲飽食那香甜的花蜜。最重要的是盡其所能使生命充實,盡其所能的在生命裡幫助那需要生命的人。還要記住:我們要重視的,不是生命的長短,而是生命的內容;不是要活得多久,而是要活得多美。」-曾御慈醫師於國二時的週記

寫在文末

器官移植發展了數十年,所仰賴的是大愛捐贈者醫護團隊患者的努力。台大醫院門前的那座雕像是多麼地生動,大愛捐贈者正準備牽起病人的手,重新賦予他們全新的生命。再次翻看曾御慈醫師這段歷史,讓我百感交集,若您也略受感動,請幫忙分享此文,讓更多的人再次想起曾御慈醫師和其他大愛者們的故事。更歡迎您加入器官捐贈移植中心的粉絲團,了解器官捐贈移植的每一段歷史。

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台大醫院前的雕塑-「向器官捐贈者致敬」。from: 本文作者攝
  • 註1:荷蘭的科爾夫(Wilhelm Kolff)先生於戰火不斷的1943年發明了洗腎技術,1947年科爾夫拜訪哈佛布萊甘分院,將洗腎技術傳授給法蘭西斯·摩爾(Francis D. Moore)醫師團隊
  • 註2:理查德的孿生兄弟很幸運的沒有遺傳性腎臟病,他更活到了本世紀初,親眼見證了器官移植醫學從必死無疑到興盛壯大的歷史。
  • 註3:當時輿論對於犧牲活人的一枚腎臟來拯救兄弟的生命有所疑慮,麻州法院甚至在事後對此手術進行了審判。
  • 註4:穆雷醫師因為對於器官移植的努力來治療疾病的貢獻,而獲得1990年的諾貝爾醫學獎。
  • 註5:1967年,史達策醫師完成史上第一起成功的肝臟移植手術。
  • 註6:事實上在當年的醫學界,以肝臟移植治療家族性高膽固醇的技術、經驗和理論都未臻完美,史達策醫師的理論當年算是異端的學說。布魯特雖然有了新的肝臟,但她的心臟在手術前其實就已經受損,術後3年後病逝。

參考文獻

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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器官移植新技術───37度保存三天的肝臟
Charlotte 熊_96
・2022/06/24 ・2699字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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哪些人會需要換肝呢?

需要換肝的族群年齡分佈大致上呈兩大族群,一邊是剛出生帶有先天疾病的小朋友,一邊是後天罹病的成年人[1]。譬如說小兒科會見到的膽道閉鎖,這些小朋友天生膽道就發育不良,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。

天生膽道就發育不良的小朋友,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。圖/Pexels

成年人需要換肝的在在台灣以前常見的是因為 HBV 或 HCV 造成的猛爆性肝炎,現在可能就屬肝癌、酒精性肝炎、非酒精性脂肪肝炎、藥物中毒等最為大宗。依照巴賽隆納小細胞肝癌(hepatocellular carcinoma)治療指引[2],在肝功能還未受損太嚴重時,若腫瘤數目、大小、位置理想,肝癌病人是可以接受換肝手術,「治癒」肝癌的。這比起許多以延長幾個月的餘命為目標的癌症治療而言,是很難得的。

台灣其實是特例?國際肝臟移植的現況

據衛福部 2020 年統計數據,台灣 2005 至 2018 總計執行了 6211 例的肝臟移植,其中活體肝臟移植就佔了其中的 4915 例[3]。所謂的「活體」移植就是在幾乎相同的時間內,兩個開刀房、兩組醫護人馬,同時開刀,一邊把受贈者有問題的肝臟取下,一邊把捐贈者的部分肝臟擷取,最後接到受贈者體內。這也常常躍升至媒體,如「捐肝救父」、「捐肝救子」的佳話。

活體移植不僅考驗主刀者的技術、也考驗醫護團隊的默契。開刀只是其中一關,開刀前的配對、開刀後的術後照顧、抗排斥治療等等,皆是重重的考驗。不過台灣日本等國家活體移植的盛行,其實是國際移植界的特例。

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台灣活體移植的盛行,其實在國際移植界是特例。 圖/envato

活體移植牽涉到的倫理議題,也讓台灣目前活體移植只限於親屬。若非親屬捐贈,則只能排隊,等意外死亡者的肝臟捐贈。所以在國際上行之有年、且更常見的其實是大體捐贈,一般上會是來自因意外或因疾病而腦死的病人。

肝臟從捐贈者體內被取出後,會在 2-5°C 的液態保存液中暫存,並且在數小時內必須移植到受贈者體內。這黃金數小時,是沒有血液灌流的,換句話說,肝臟組織無法有效率的得到生存所需的氧氣,以及排泄代謝廢物,所以一般來說會把這段黃金時間限縮在 12 小時內。如果算上捐贈肝臟組織的運輸以及兩個手術(捐贈以及受贈者)的時間,整個移植是一個跟時間賽跑的過程。如果到目前為止,這個任務還不夠艱鉅的話,我們可以看看美國的統計數字。

在美國大約有 17,000 人在等肝臟捐贈,但實際上每年只有約 6,500 個肝臟被捐贈[4]。所以肝臟捐贈目前還是非常短缺的,而需要換肝的人在等待過程中,存活機率也一點一滴的流失。

全新的方向:瑞士的跨領域研究

在大體捐贈以及活體移植各有其限制的狀況下,一組在瑞士的人馬開始了一個全新的肝臟移植方式[5]。這群人結合了工程、生物化學以及醫學專業,一起研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中,有最小的轉換過程。可能的環境衝擊包括溶血、血行動力學不穩、溫度控制、血糖控制、肝醣消耗、以及物理壓力造成的組織壞死。而在今年,他們發表了第一個使用此機器的人體肝臟移植案例。

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肝臟組織是來自一個 29 歲的年輕病人,因為腹部硬纖維黏液瘤(desmoid fibromatosis),併發長期感染以及敗血症,為了要控制病情而必須切除部分肝臟組織。一般來說,這樣的肝臟組織是不會再捐出去的,不只因為有腫瘤病史,而且又有進行中的感染,如果腫瘤細胞在受贈者體內繼續生長,或是感染持續進行,那麼受贈者的預後一定也很慘淡。但是這組瑞士人馬,在經過捐贈、受贈者兩方同意後,決定利用手術後剩下的肝臟組織。於是這個被取下來的肝臟組織,在肝門靜脈、肝動脈、下大靜脈、以及總膽管都被恰當的接到機器上後,就開始了這個神奇的體外之旅

一切的變因都盡量模擬體內環境,包括溫度(37 度)、血液灌流速度、脈衝式血壓,並且持續抗生素(因為捐贈者有細菌以及真菌感染)。三天後,這個肝臟再重回人體中,是位 62 歲的受贈者。

瑞士的跨領域研究團隊研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中延長保存時間。圖/Pixabay

這個嘗試特別的地方在於,雖然肝臟在體外保存了三天,卻沒有在大體捐贈常見的組織再灌流傷害(是指經過一段缺血的時間後,血管重新被打通,血液帶來充足的氧氣,但同時也產生很多自由基),這是只有活體捐贈才比較能看到的優點。而且可能因為肝臟先天免疫功能的保留,後續的排斥反應並不明顯,病人術後的抗排斥藥用量逐步地降低。與此同時,體外保存期間還可以持續治療,譬如在這個例子中的抗生素治療,讓一些本來無法使用的組織,變成可以捐贈的祝福。

肝臟移植的一線曙光

雖然在台灣大體肝臟捐贈比較不常見,反而活體肝臟移植是比較盛行的做法,但活體移植仍存有道德辯證、危害健康捐贈者健康等等的疑慮。畢竟捐贈者一般都是健康人,而捐肝的大手術也是有一定的風險的。

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在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,這個體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明。只是就像任何新的醫學發明,臨床的資料需要長期而且大量病患的累積,才能有足夠的證據支持。這個幸運的受贈者已經持續被追蹤了一年,也許再五年、十年,再百個、千個病人,而有了世代研究,體外保存技術將會變成移植醫學的顯學。

在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,肝臟體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明,幫助更多人。圖/Pexels

參考資料

  1. Kasper, D. L., Fauci, A. S., Hauser, S. L., Longo, D. L. 1., Jameson, J. L., & Loscalzo, J. (2015). Harrison’s principles of internal medicine (19th edition.). New York: McGraw Hill Education.
  2. Llovet, J.M., Fuster, J. and Bruix, J. (2004), The Barcelona approach: Diagnosis, staging, and treatment of hepatocellular carcinoma. Liver Transpl, 10: S115-S120. 
  3. 衛福部公布:我肝移植成功率逾八成高雄長庚雙冠王
  4. https://hospital.uillinois.edu/primary-and-specialty-care/transplantation-program/liver-transplantation/your-liver-transplant-options/cadaver-liver-transplant
  5. Clavien, PA., Dutkowski, P., Mueller, M. et al. Transplantation of a human liver following 3 days of ex situ normothermic preservation. Nat Biotechnol (2022).

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/

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器官移植里程碑!豬心移植成功了,然後呢?
TingWei
・2022/02/13 ・4185字 ・閱讀時間約 8 分鐘

2022/3/10 更新: 雖然本次案例中的豬心移植並未發生超級排斥反應,可謂跨過一大門檻。有了豬心,甚至讓貝內特得以回家與家人共度時光。但在進行手術兩個月後,他的病情仍舊惡化,近日報導傳出貝內特於 2022 年 3 月 8 日死亡。 目前確切的死因仍舊不明,尚待團隊發表調查結果。

新聞連結:https://www.bbc.com/news/health-60681493

2022 年 1 月,COVID-19 疫情陰影之下,器官移植的技術翻過了重大的一頁。美國馬里蘭大學宣布完成首例基改豬心移植人體的手術,至目前為止,患者尚未出現排斥現象,也創下心臟「異種移植」(Xenotransplantation)在人類身上成功的首例。

救人性命的「器官移植」面臨哪些挑戰?

細胞、組織、器官、系統,這是我們在學習人體構造的時候就耳熟能詳的層級概念。如果將動物體視作一個密切協作的機械,那麼各個器官就會像是其中的關鍵零件:心臟主要輸送血液到全身上下,肺臟從事氣體交換,腎臟將血液的雜質濾出製成尿液,肝臟則主司代謝調控身體中的各種物質。這些器官只要有一個失去功能,就會導致生物體的死亡。但既然是「零件」,現今的醫學已經可以在一定的程度上做到「更換零件」,讓生命延續下去──也就是「器官移植」。

圖/Pexels

在台灣,自從 1968 年台大醫學院李俊仁教授完成亞洲第一例活體腎臟移植手術,開啟器官移植的新頁迄今,器官的捐贈與移植已經一路擴展到心臟、肺臟、肝臟、胰臟、腸。雖然我們將器官移植比喻為換零件,然而實質上器官移植所要克服的難關,遠比機械換零件要嚴苛、複雜許多。

首先第一道難關,就是「器官排斥」。人體的免疫系統會辨識外來物質。在大多數的情況下,這些外來物屬於會讓身體生病的「病原體」,而免疫系統的工作便是不管是細菌、病毒、寄生蟲,一律加以攻擊,避免進一步感染。因此,移植時放入的器官,也會被免疫系統視作「外來物」攻擊。這樣的反應,就是一般所說的「移植排斥」(transplant rejection)或是器官排斥。

一般來說,器官移植之前,會進行幾項配對檢測,包括 ABO 血型、組織抗原(major histocompatibility complex,MHC)交叉試驗,以盡可能找到合適的配對、減少免疫反應發生的機率與嚴重程度 [註1]。而即使經過這些配對檢測,器官的受贈者也需終身服用「抗排斥藥物」免疫抑制劑,抑制原有的免疫反應,在器官排斥與外來感染間取得平衡。

此外,器官移植的另一道難關,就是如何取得合適的器官。隨著器官移植的技術發展,肝臟與腎臟尚有機會接受活體捐贈,但如心臟等器官,卻必須來自腦死判定的捐贈者,數量稀少且不穩定。以台灣 2020 年統計,共有 79 例心臟捐贈,然而全台等待移植者接近 200 人,許多患者只能坐等時間流逝,寄望大愛的遺贈能有機會降臨,拯救自己一命。

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捐贈的器官不夠,以至於許多病人在等待的過程中逐步邁向死亡,這也是為什麼人們把腦筋動到其他動物身上,尤其是豬。

使用豬作為器官來源有哪些缺優點?

事實上,異種移植完全不是什麼新概念,人類利用動物製劑作為醫療材料已經超過百年。早在 1930 年代,我們就使用豬胰島素治療糖尿病;而使用豬的心臟瓣膜來修補瓣膜出現問題的人心,也已經有幾十年的歷史。然而,如前面所述,人與人之間的器官尚且有排斥的情況,更何況來自豬或者狒狒的器官,其表面的組織抗原跟人體差異更大,排斥反應會更劇烈、更難以抑制。

可是,使用豬隻作為器官來源,仍有許多優點。靈長類動物(如黑猩猩或狒狒)與人的親緣較為接近,但其飼養與繁殖相對於豬困難許多,而且靈長類多為保育類,存在更多倫理上的限制。此外,豬在生理與解剖結構上與人類足夠接近,扣除排斥的問題,豬隻的器官相當有機會勝任維繫人體功能的角色。

豬在生理與解剖結構上與人類接近,其器官有機會勝任維繫人體功能的角色。圖/Pexels

因此,長久以來豬隻基因改造(genetic modification, GM)的一個重要議題,就是如何使其更「人類化」,以避免排斥 [註2]。隨著對基因體表現的瞭解逐年深入,加上近十年來 CRISPR 技術發展,因應器官移植需求而打造的「基因編輯豬」,從科幻構想,一躍而成為發展中的現實。

使用 CRISPR-Cas9 培育出基因改造豬,登上 2017 年《Science》封面。圖/《Science》

現階段,有許多團隊都在發展供器官移植的基因改造豬,除了聯合治療公司(United Therapeutics)以外,還包括 eGenesis 研發的無豬內源性反轉錄病毒(PERV)豬、紐西蘭 NZeno 的迷你豬等,或許還有更多尚未浮現檯面的團隊。

第一例豬心移植可以告訴我們的事

2022 年 1 月 7 日,57 歲的大衛.貝內特(David Bennett)在馬里蘭大學醫學中心(UMMC)成功獲移植了一顆經基因改造的豬心,這顆豬心來自聯合治療公司旗下的生技公司 Revivicor 的基因改造豬。這個系列的基因改造豬有 10 個基因位點經過改造,其中剔除了 3 個豬原有的基因,以免引發人體免疫反應,然後加入 6 個人類基因,讓身體願意接受外來器官,最後一個改造則讓豬心不會對生長激素持續反應,讓心臟可以維持在人體所需的大小。

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在此之前(2021 年),紐約大學朗格尼醫學中心(NYU Langone Medical Center)曾將同系列豬隻的腎臟接到兩位已被判定腦死的病人身上,確認了豬腎可以在人身上運作,不但沒有發生排斥反應,而且代謝運作良好。相關研究人員曾進一步向美國 FDA 申請進行豬心的臨床試驗,但是遭到駁回。根據馬里蘭大學醫學中心移植小組外科醫師曼蘇爾.莫希丁(Muhammad Mohiuddin)的說法,團隊被要求先完成 10 次豬心移植到狒狒身上的實驗,才可以進一步進行人體試驗。以靈長類動物如狒狒作為移植模型,以瞭解潛在的副作用與改進之道,是這類研究常見的作法。2000 年國際心肺移植學會(ISHLT)曾提出綱要,認為接受移植的靈長類動物需有 60% 存活超過 3 個月,存活個體至少 10 隻,且顯然有機會繼續活下去,才能考慮進入臨床試驗。

然而,貝內特的特殊狀況讓此次的豬心移植成為可能。貝內特患有心律不整,無法外接機械式的心臟輔助裝置,加上有過不遵醫囑的醫療紀錄,使其獲准得到心臟的機會微乎極微 [註3]。而貝內特的心臟狀況若不移植就只能等死,因此 FDA 特別通過了本次的豬心使用。貝內特獲得的是死中求生的機會,而對研究人員來說,則是獲得了豬心在人類患者身上如何運作的臨床資料。

使用靈長類動物進行研究一舉,讓科學家獲得許多異種移植的重要資訊,比如從針對狒狒的研究中,獲得了不少異種移植的用藥資訊,更發現早期接受移植的狒狒,都由於豬心快速生長而死亡。然而,許多研究人員或許已經非常期待將動物實驗逐步轉向臨床,因為將豬心放到健康狒狒身上所得到的數據,仍與重病纏身的人類有很大的不同。無論是免疫或藥理方面,研究人員當然更希望獲得與人體有直接關聯的資訊。

豬心移植創下先河,進入臨床仍待研究

然而,要看到豬隻的器官正式被納入臨床移植使用,恐怕還有許多問題有待釐清。這些問題包括(但不限於)使用異種器官潛藏的感染風險,縱使這些基因改造豬可以被養在高規格的飼養環境,避開一般豬隻帶有的病毒與細菌,豬隻基因體內的「內源病毒」對人體的風險仍有待釐清 [註4]。即使豬隻經過多種基因編輯,並且順利熬過異種移植的急性排斥期後,是否還有潛在的問題需要克服,目前尚無人得以逆料。

圖/Science

此外,隨著醫療設備近二十年的發展,使用血液透析(替代腎臟)或機械輔助設備協助血液運行(替代心臟)的方法亦越來越常見。或許,在等待豬心獲得臨床認可,加入器官庫的行列的同時,醫學技術亦會有所發展,使得器官需求不再如今日這般迫切。由於腎臟或肝臟可由活體移植、不似心臟需求極端迫切;因此肝腎兩者的異種移植研發進展或許將較為緩慢。目前,豬隻的器官移植還處在動物實驗的階段,尚未步入臨床,在人體的研究資料尚且闕如的情況下,相關單位應如何考量患者需求、判斷移植風險,亦將成為倫理與制度需要克服之一大考驗。

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醫療技術進展,本就來自於在各種未知中承擔風險、勇敢做出前人未曾做過的事。我們感念這其中的各種參與者,不管是技術研發人員、受試者或是醫師的參與,也希望未來在器官移植的領域,能有更多的好消息,讓那些苦苦等待的人們,盡早獲得救贖。

註解

  1. 器官移植的排斥反應通常分成超急排斥反應(hyperacute rejection),發生在器官接上血管後的數分鐘到數小時內;急性排斥反應(acute rejection),發生在數周到一年內;慢性排斥反應(chronic rejeaction),發生在移植數月甚至數年之後。因此貝內特此案例之「成功」僅代表現階段並未發生排斥反應,且豬心基本上可在人體運作,未來是否可能發生慢性排斥反應尚未可知。
  2. 異種移植的排斥反應通常更劇烈也更複雜。
  3. 器官移植排序的規定各國、各州不同,有些地方的規範會考量患者遵循醫囑的程度或求生意志等。臺灣的規範可見財團法人器官捐贈移植登錄中心 – 附表(各器官分配辦法) 
  4. 2017 年已有團隊培育出內源病毒去活化的豬寶寶(詳見:豬隻器官移植新突破:CRISPR技術攻破了「豬內源病毒」的瑪利亞之牆!),但本次的移植豬心應無經過相關的處理。

參考資料

  1. 醫學與倫理:美國首例豬心器官移植面臨的三大倫理爭議 – BBC News 中文
  2. 全球首例!豬心移植人體手術完成,可望解決器官短缺問題 – INSIDE
  3. First pig-to-human heart transplant: what can scientists learn? (nature.com)
  4. In a First, Man Receives a Heart From a Genetically Altered Pig – The New York Times (nytimes.com)
  5. 豬腎成功移植人體,異種移植會成為救命稻草嗎? | GeneOnline News
  6. 《基因編輯大革命》: 「基因編輯豬」是器官移植新希望? The News Lens 關鍵評論網
  7. 豬隻器官移植新突破:CRISPR技術攻破了「豬內源病毒」的瑪利亞之牆! – PanSci 泛科學
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TingWei
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據說一生科科的生科中人,不務正業嗜好以書櫃堆滿房間,努力養活雙貓為近期的主要人生目標。