2013年7月1日

生物醫學2012

作者/江建勳(任教輔仁大學全人教育中心)

2012年全世界生物醫學的研究進展成果十分豐碩,尤其全基因組定序及癌症基因定序技術的應用,明顯地可大大增進人類之健康福祉,微生物學的研究也有重要貢獻,本文所列出生醫科學家的成就不限於此,應歸咎於編者學問淺薄,但希望讀者讀來有趣,再尋找其他相關資料補充是所願矣。

具爭論性禽流感論文終於發表
美國威斯康辛– 麥迪森大學的河岡義裕(Yoshihiro Kawaoka) 與荷蘭鹿特丹伊拉斯目斯醫學中心的隆‧ 佛契爾(Ron Fouchier)的研究,都顯現禽流感病毒株H5N1能演化並在哺乳類動物間傳播,因此證實H5N1的確會對全世界呈現真正的威脅,如今此株病毒已經擴散越過歐亞與埃及。這兩篇具爭論性研究論文原先因為害怕被恐怖主義利用,而被美國生物安全專家長期擱置,2012年終於獲得同意發表。河岡的研究顯示出病毒產生的改變(並非只是突變)可導致一場H5N1世界大流行,這可協助世界來防護對抗禽流感。

在河岡的研究中,只有表面蛋白質紅血球凝集素(hemagglutinin, HA) 是取自H5N1,其餘材料都是2009年世界大流行的流感病毒,並未殺死雪貂,2009年此病毒與H5N1病毒都會感染豬,然而兩種病毒的混雜種可能會自然出現,這使該研究在了解此等病毒可能之行為表現上具有價值,顯示在一種混雜病毒株可能於人們間擴散前,紅血球凝集素一定發生改變。河岡研究小組使其發生兩次突變,促進其結合至人體(非鳥類)咽喉細胞內的糖基,當用病毒感染雪貂時,又增加兩次突變,讓病毒生長更快速,發生四次突變的病毒會經由雪貂間的空氣微粒而傳播,如同致命性1918年世界大流行般快速,威斯康辛及鹿特丹病毒兩者都在紅血球凝集素上產生四個突變,但是並非所有突變在兩種病毒中都相同。

印度發現完全抗藥性結核菌
對現存所有結核病藥物皆產生抗藥性的一株結核病菌出現於印度孟買,印度國家醫院及醫學研究中心研究小組領導人扎瑞爾‧ 烏瓦迪亞(Zarir Udwadia)表示:目前有12宗病例已被證實,其中三例病人死亡,該小組剛發表四宗病例的診斷結果。

疾病出現於此種人口密集的城市引起大眾關切,由於病菌可如此容易地擴播,烏瓦迪亞告訴新科學家期刊:我們知道有一位病人將其傳播給她的女兒,據估計,平均一位結核病人在一年內會感染10至20位其他人。

多重抗藥性(multidrug-resistant, MDR)結核病,已經對主要治療藥物isoniazid及rifampin(出現於1990年代早期)產生抗藥性,在2006年,廣泛抗藥性(extensively drug-resistant, XDR)菌株出現,對所有昂貴的第二線治療藥物皆產生對抗性,如今,焦點可能轉向完全抗藥性(totally drugresistant, TDR)結核病,義大利在2007年報告TDR的最先兩個病例,然後在2009年,伊朗又報告出現15個病人罹患TDR。

嬰兒出生時骯髒
長久以來我們就認為胎兒係生活在一個無菌的世界裡,不受充滿於母親腸道及覆蓋身體表面無數細菌的侵擾,嬰兒的第一個腸道菌落被認為在出生時形成,由母親產道或出生環境裡得來,但目前是對此想法徹底再思考的時機:實際上我們似乎出生時很骯髒,在子宮裡時細菌菌落聚集於我們的腸道,在此牠們開始型塑我們的免疫系統並影響我們得病的危險,更甚的是,此種細菌的聚集,或稱為「細菌體」(microbe),可最終被處理來賦予嬰兒生命最健康的開始。

如今,越來越多的證據認為人類嬰兒出生時腸道內有細菌存在,匹拉‧ 法藍西諾(Pilar Francino)與其同事,在西班牙瓦蘭西亞大學由20位母親收集她們嬰兒的胎糞並加以冷凍,科學家去除每一個檢體的外層來排除出生後任何細菌沾染,然後檢視細菌DNA。該小組不只鑑定出嬰兒胎糞中具有細菌(從前認為是無菌的),也發現細菌族群的發育似乎可分成兩種類別,大約一半的檢體似乎被製造乳酸的細菌主導,例如「乳酸桿菌」(lactobacillus),然而其他一半檢體大部分包含一個所謂腸道菌的家族,例如「大腸桿菌」(Escherichia coli )。

由於細菌體會影響我們罹患疾病的危險,法蘭西諾的研究小組開始檢查嬰兒在1歲時健康狀況,而4歲時再檢查一次,該小組感到驚奇,發現出生時帶有較多乳酸菌的嬰兒顯著地更可能發作類似氣喘的症狀,然而那些出生時帶有較多腸道菌的嬰兒具有較大產生濕疹的危險,因此腸道內具有正確種類的細菌是值得研究,被改變過的微生物體(microbiomes)已知與許多疾病有關,從大腸躁激症、肥胖與自閉症,甚至對性格產生影響。標準醫學教育告訴我們嬰兒是無菌的,因此腸道發育被母親細菌影響的觀念引起極大震撼,這是一種完全嶄新的方式來思考有關人類疾病的問題。

不抽煙者得肺癌
科學家如今認為從不抽煙的人罹患的肺癌是一種極不相同的疾病。全世界死於肺癌的人數多於其他任何種類的癌症,主要危險因子是抽煙,但是從未抽煙的人其罹患肺癌之數目似乎一直上升,在美國,肺癌中的17.5% 發生於此種情況,而發生在女人身上的比例甚至更高,東南亞有超過50% 從未抽煙的女人罹患肺癌。

英國萊斯特大學的呼吸外科醫生麥克‧ 皮克(Mick Peake)表示:許多沒有抽煙而死於肺癌的人數是死於子宮頸癌的大約三至四倍,從未抽煙的人可能在遺傳上較易罹患癌症,或可能由於暴露於空氣污染而得病,有時應責怪二手煙,即使在許多國家中抽煙的人數減少。

美國紐約史龍凱特林紀念癌症中心保羅‧ 派克(Paul Paik)與其同事,在幾年前發現從未抽煙的癌症患者的存活時間是目前吸煙或以前吸煙患者的兩倍。由此時開始,研究人員開始嘗試找出原因為何,2012年5月他們分析293位未抽煙患者及382位目前抽煙或過去曾抽煙患者後,發表一篇腫瘤分析報告,該研究顯示兩者在三個基因(EGFR, ALK, KRAS )上有顯著差異,這些基因預定製造用來傳遞訊息的關鍵蛋白質,而基因的突變能驅使癌症生長。

發現人類卵巢幹細胞
由人類卵巢取得的幹細胞有一天可能提供真正無限數量的卵。以往認為,女人在出生時就決定只具有一定數目的卵,在發現人類卵巢裡充滿幹細胞後,有科學家認為女人實際上整個一生都會持續製造新的卵,該發現對於治療不孕的方法開了一條新路。

美國麻州綜合醫院的約拿桑‧ 緹黎(Jonathan Tilly)與其同事在2004年時,他們發現小鼠具有卵巢幹細胞的證據,第一次挑戰哺乳動物出生時卵供應有限的想法。當緹黎研究小組仔細地檢視小鼠卵母細胞(oocytes,發育成為受精卵的細胞)的數目時感到驚奇,因為卵母細胞的總數在動物生命期中一直下降,假設這些細胞係持續死亡。他們認為新細胞在相同時間內不斷被製造出,進一步研究確認卵巢細胞似乎能夠製造新的卵母細胞。

緹黎小組開始尋找人類卵巢中類似的細胞,經由與日本埼玉醫學大學合作,該小組分析病人手術後剩餘不用的卵巢,開始檢視卵巢組織中一種卵細胞特有的蛋白質,如此可讓他們在卵巢組織中所存有的許多細胞中來鑑定這些細胞,他們提出,在卵細胞發育早期,此種蛋白質在細胞外膜上表現,接著在發育過程中蛋白質會被吸入細胞。該小組以一種螢光標記附著蛋白質本身作為標識,接著分離出在表面可表現此種蛋白質的細胞,然後插入一個基因使細胞發出綠色,當研究小組將他們發螢光的細胞放回人類卵巢組織(移植入小鼠的皮下)時,他們發現細胞能夠形成許多新的未成熟卵。

我們體內存有親人的細胞
你與你兄弟姊妹間的關係可能比你所想的要親近得多,在有長兄的女嬰臍帶血內已經發現存有男性細胞,此現象認為在母親與嬰兒間的細胞轉移可能比從前想像的更廣泛,確實,我們所有人可能皆是會走動的崁合體(chimeras)。

以前的研究已經顯示出在懷孕時母親與胎兒的細胞都能穿越胎盤,而且在皮膚、肝臟、大腦及脾臟裡生存好幾十年,這種現象稱為「胎兒微小崁合作用」(fetal microchimerism),甚至有證據顯示在懷孕時胎兒細胞可能可修補母親心臟損傷。

為研究此問題,荷蘭萊頓大學醫學中心的米蘭達‧ 迪爾謝胡伊絲(Miranda Dierselhuis)與其同事分析23個新生女嬰的臍帶血,其中17 個有年齡較大的兄長,在次類檢體中,她們尋找可直接對抗男性Y染色體的免疫細胞。次類檢體中的12個女嬰有較年長的哥哥,11個臍帶血裡含有對抗Y染色體的免疫細胞,科學家認為這些男性細胞已由母親穿越了胎盤,假設是女人在較早期懷孕時由男性胎兒進入她體內,在某些女嬰,DNA檢驗發現男性細胞存在於臍帶血裡的直接證據。

美國弗瑞德‧ 胡欽森癌症研究中心的希拉蕊‧ 卡密爾(Hilary Gammill)認為:這只顯示細胞交換的情況是如何普遍,我們從前一直認為胎盤是一種完美的阻絕構造。細胞在兄弟姊妹間及甚至超過數代產生更廣泛轉移的發現,提升了某種可能性,即這些細胞可能影響我們所有人的健康或疾病過程,有幾種疾病包括氣喘、第一型糖尿病及某些癌症在較年幼的弟妹身上較不常見,卡密爾表示:即使數目不多,某些這類細胞具有類似幹細胞的性質,因此她認為牠們會影響健康。

同時,一種自主免疫疾病稱為「硬皮病」(scleroderma, 其引起皮膚及血管硬化),已經發現也與在血液中存在的胎兒細胞有關,而且在年齡較小的弟妹中似乎更常見,你的出生順序愈後面,則危險愈大,美國德州大學的茂琳‧ 梅耶斯(Maureen Mayes)如此表示,她曾經研究過此種現象,多重胎兒微崁合作用是一個可能的解釋。【更詳細的內容,請參閱第523期科學月刊】

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