零距離科學:回顧與前瞻——醫學篇

零距離科學:回顧與前瞻——醫學篇

我們想讓你知道的是

人人聞癌色變。科學家則千方百計希望撃倒這頭巨獸。近年,我們確實有些療法上的突破。

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

如果我們把各個科學領域的分支比喻為一座又一座建築中的大廈,那麼這些大廈有些已經高聳入雲,有些還在建造地基,有些要拆卸重建,有些蓋得很慢,有些則突破了瓶頸,蓋得快如閃電。今天,就讓我們欣賞醫學界別的三座摩天大廈,看看它們蓋得如何的富麗堂皇。

抗癌免疫療法

人人聞癌色變。科學家則千方百計希望撃倒這頭巨獸。近年,我們確實有些療法上的突破,例如是已獲美國食品藥物管理局批准用於治療白血病的「嵌合抗原受體T細胞療法」(CAR-T)。

癌細胞的表面有一些獨有的蛋白抗原(Antigen),這種免疫療法是以基因改造的方式,把識別癌細胞表面抗原的能力賦予T細胞,讓它們能針對性地消滅身體的壞分子。

一般來說,我們會先從病人或其他合適捐贈者身上收集白血球,進行分類,並人工地刺激T細胞的大量繁殖。接著,我們會以一個無害的病毒載體(Retroviral vector)改造T細胞的基因,讓它能表達一種能識別癌細胞抗原的受體(Receptor)。醫生接著會為病人移除體內的淋巴細胞(Lymphodepletion),再把改造了的T細胞注回病人體內,啟動抗癌大戰。

Immune_therapy
我們可引導免疫細胞單單對癌細胞(紅色)進行攻擊

多功能幹細胞

曾經,我們以為只有在胚胎時期的幹細胞(Embryonic stem cell)有能力分化成不同種類的人體細胞。2006年,日本科學家打破了這個傳統信念,發現通過一些轉錄因子的誘導,可以把成年的細胞「脫分化」成幹細胞,是為誘導性多能幹細胞(Induced pluripotent stem cell)。

IPS
通過一些轉錄因子(藍色)的誘導,成年細胞可以被「脫分化」成幹細胞

未來,這種幹細胞在醫學上會成為靈丹妙藥。新聞偶爾就會報道,有病人急需器官移植,但可供移植的器官卻長期短缺,不少病人等不及就撒手塵寰。有了這種新技術,我們可以在病人體內提取自身的細胞,然後把它們轉化為誘導性多能幹細胞,再加入合適的生長因子,讓幹細胞分化為所需器官的不同細胞,繼而形成複雜的器官。這個人工器官便可被移植至病人體內,並且不會有任何排斥的問題。

基因編輯技術

第三,我們不得不提本年度諾貝爾化學獎的重要發現——CRISPR基因編輯技術。這項技術讓我們可以準確地修改DNA,例如把突變的基因改回原狀,又或是插入或移除基因。

2011年,法國科學家Emmanuelle Charpentier發表了一篇文章,她從細菌身上找到了一個防禦病毒入侵的機制,它儲存了一些入侵病毒的DNA片段,並能在病毒再次入侵時進行偵察,把對應的病毒DNA剪開。2012年,她聯同美國科學家Jennifer A. Doudna把後半部的機制改良,研發出一把可準確剪開DNA片段的分子剪刀。

這把剪刀可以應用在不同的生物身上。只要我們把突變基因的一小段序列放進引導RNA,引導RNA結合Cas9蛋白就會搜索生物的基因圖譜,找出對應的目標基因,手起刀落地剪開它。細胞自有修復破損DNA的機制,如果我們這時為它提供一個正常基因,細胞便會把突變基因置換成正常基因,基因編輯大功告成!

這項技術的醫學應用層面廣泛,例如是把導致遺傳病的基因修正,讓患者能誕下健康的嬰孩。

CRISPR
基因編輯技術讓我們準確剪開目標片段並改寫它的遺傳密碼

突破再突破?

這三座醫學界別的摩天大廈本已各具特色,如果我們在它們之間架上觀光天橋,又會否產生協同效應,帶來1+1+1大於3的突破?科學家已經想到,如果我們把癌症患者的細胞取出,讓它「脫分化」成幹細胞,並以基因編輯技術把幹細胞的基因改造,讓它帶有識別癌細胞能力的基因,再讓它分化成免疫細胞,注回患者體內去擊退癌症。這樣,癌症會否在幾十年後不再是不治之症?

今集的《零距離科學》,還會帶大家環顧世界各地,參觀多幾座醫學摩天大廈,大家萬勿錯過呀!

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於1月15日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

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責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex