早期癌症预警系统—人造痣

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电影“非诚勿扰 2”中的李香山因脚底的一颗痣而发现黑色素瘤,让许多人因此闻“痣”色变。事实上,台湾恶性黑色素瘤的发生率约为十万分之 1.5,且患者多为老年农民。因此实在不用看到“痣”就怀疑是黑色素瘤。但你知道吗?也许在将来,看到痣的第一时间,不是联想到黑色素瘤,而是应怀疑是否罹患更常见、也更危险的四大癌症(包括前列腺癌、肺癌、结肠癌及乳癌,分别为台湾 2016 年十大死亡癌症第 6、第 1、第 3 及第 4 名)!

以“痣”做为早期癌症的预警信号

癌症之所以可怕,症结之一在于确诊癌症的时机点太晚,因而错失黄金治疗期。有鉴于此,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)生物系统科学及工程学系(Department of Biosystems Science and Engineering)的 Martin Fussenegger 教授,与其研究伙伴提出一个新的可能解决方案:生物医学纹身(biomedical tattoo)—以合成基因网络(synthetic gene network)作为早期预警系统。该系统可借由侦测血液中的钙浓度,在四大癌症尚处于非常早期时,就提醒患者留意!

生物医学纹身预警系统需透过生物技术专家,将基因网络与人体细胞整合后,再植入皮下。该系统会不断侦测血中的钙浓度,若发现钙浓度长时间超过某数值,就会触发一系列反应,促使基因修饰细胞产生黑色素,在皮肤上形成肉眼可辨识的棕色痣。会使用血钙做为四大癌症的生物指标,是因为钙在人体中受到严格的控管,一般来说,骨骼可做为缓冲,协助维持血钙的浓度。一旦血中出现过多的钙,就有可能是四大癌症的警讯。

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患者可选择自我监测或交由医师定期检查

Fussenegge 教授特别强调:“痣的出现只是代表植入者可能得接受必要的治疗,并非代表死亡,植入者毋需恐慌,应进一步请医师评估。”他提醒道:“癌症若能早期被诊断出来,可显著提高患者的存活率。以乳癌为例,早期发现者有 98% 可被治愈;但若太晚发现,恢复的机会将降至 1/4。人们只在癌症表现出问题时才求诊,但通常为时已晚。我们研发的系统主要用于自我监测,相较之下具有非常高的成本效益!”最后,Fussenegge 教授更指出:“针对无法承担压力,害怕自己面对监测结果的患者,也可考虑使用另一种植入物,该植入物产生的警讯仅可于红外线下显示,能交由医师定期进行检查。”

期待“生物医学纹身”能早日获得临床应用

生物医学纹身的概念也尝试用于其他疾病,例如神经退化性疾病或荷尔蒙失调等。理论上,只要替换系统中的分子感应器(molecular sensor),就能用于监测不同的生物指标。但生物医学纹身预警系统并不是没有缺点。首先,植入物并非永久有效,根据其他研究显示,植入物细胞需每年替换;另一问题是目前该系统仍属于原型(prototype)阶段。最近发表于《Science Translational Medicine》上的研究,是将早期预警系统用于老鼠身上,证实该系统仅于高血钙浓度下才有所反应,但此研究仍属于动物实验,要用于人体,还有很长的一段路要走。Fussenegger 教授对此表示:“临床研究的持续发展相当费时费力,并非仅凭一个研究团队就可以负担的。”因此他努力推广该研究,希冀将来有朝一日能创造出符合市场需求的产品。根据他的评估,离该系统导入市场并成熟发展,至少还需十年的研发之路。

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文 / Eco

参考文献:
1. HY Chang, et al. Value Health. 2014;17(7):A740.
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180418141454.htm.
3. Tastanova A, et al. Sci Transl Med. 2018;10(437). pii: eaap8562.

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