【科技發展】生物醫學刺青,將有望為病人預測癌症。

醫療科技

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癌症奪去了無數人的性命,若我們能及早發現病症,患者得到治癒的機會會越高。然而,有許多癌症在初期都沒有症狀,到我們發現時已較晚期,故有很多患者都未能完全被治癒。但現在我們終於預測癌症了。

近來,瑞士蘇黎世的科學家以「合成生物學」的概念研發了一款能夠植入動物皮膚中的鈣離子感測細胞,他們將其稱之為「生物醫學刺青」(Biomedical tatoo)。當感測細胞偵測到生物體內的血鈣濃度上升時,會大量合成一種黑色素(Melanin),使皮膚表面出現黑色的斑點,有如刺青一般。

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「合成生物學」(Synthetic Biology)是一個跨學門的研究領域,其中包含了分子生物學、生物技術,以及電機工程和資訊工程等。早期的合成生物學家藉由大規模地設計或修改微生物的基因組(Genome),使它們如機器般提供不同的功能,用以幫助治療疾病、進行生物探測等。合成生物學通常進行千個以上的 DNA 鹼基對(basepair)之修改,還需利用工程學的概念設計測試的方法,以確定此「生物機器」能順利運行。相對而言,「基因改造」通常只是小規模地改變某個基因的 DNA 序列。因此,合成生物學是一門結合科學和工程技術的知識來解決人類問題的學問。

鈣離子是人體不可或缺的元素,主要負責細胞內的訊息傳導、細胞與細胞間的交互作用以及細胞的生長、凋亡等現象。因此維持人體內鈣離子濃度的恆定是十分重要的。

正常情形下,當血液中的鈣離子濃度下降時,副甲狀腺(Parathyroid Gland)會分泌適量的副甲狀腺素(Parathyroid Hormone, PTH),刺激骨骼釋出鈣質,並增加維生素 D 的合成;小腸便會吸收更多鈣,同時也降低尿鈣的排泄,恢復血鈣的正常濃度。

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而當體內鈣離子濃度上升時,副甲狀腺細胞上的「鈣離子感受器蛋白」(Calcium-Sensing Receptor, CaSR)與鈣離子結合後,會將此訊息向細胞內傳遞,抑制副甲狀腺素的分泌。蘇黎世的科學家即是巧妙的將鈣離子感受器蛋白,整合至他們的鈣離子感測細胞中,才能夠偵測血液中的鈣離子濃度。

約 20-30% 的癌症患者在疾病過程中會出現高血鈣症(Hypercalcemic),可能是因為癌細胞轉移至骨髓,並溶蝕骨質,使得鈣離子釋出;也可能是癌細胞分泌過多PTH所引起。由於高血鈣會使腎臟無法濃縮尿液,造成夜尿、多尿,而長期高血鈣更會導致腹痛、便秘、昏迷、視覺障礙等。

由於癌症病患出現高血鈣症時常與病情惡化有高度相關,若能及早發現此症狀,對於醫生診療病人將很有幫助。而由於許多種類的癌症,如乳癌、肺癌、大腸癌以及前列腺癌等病患皆可能發生高血鈣症,因此研究團隊相信他們本次的研究成果對於癌症的診斷及治療將極有助益。

Source:Science Translational Medicine

Text by Medical Inspire

 

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