超音波的應用使得基因治療再度嶄露曙光
105/09/20
瀏覽次數
1333
廖哲康｜
義守大學學士後中醫學系
華人常常說：「龍生龍、鳳生鳳，老鼠的孩子會打洞」，西方的諺語也常用「Like father, like son」來描述「有其父必有其子」的觀察。1865年，孟德爾(Gregor Johann Mendel)由豌豆的雜交實驗，發現遺傳因子，解開遺傳謎團。但當時仍然無法得知遺傳物質究竟是什麼，直到1953年華生(James D. Watson)與克里克(Francis H. C. Crick)證明DNA的結構為雙股螺旋，奠定了遺傳學基礎。之後科學家發現許多的遺傳疾病都和DNA的缺失或突變有關。
1960年代，科學家對於病毒作用機轉有了初步的認識，開始嘗試利用減毒後之病毒作為基因載體，將外來的DNA送入特定細胞中，藉由病毒的轉型作用(transformation)，便可以讓基因在特定細胞中大量表現。因此，發展出新穎的科技：基因治療。倘若科學家能夠針對病人直接作基因上的修補，未來將有龐大潛力治療因基因缺陷而罹患遺傳性疾病的病患。腺病毒(Adenovirus)是一種可以感染人類上呼吸道的病毒，曾經被視為是一個好的基因載體，但後來臨床發現強烈的免疫反應可能導致患者的死亡，而且因為人類的免疫系統具有記憶性，無法重複使用相同的腺病毒載體反覆治療。例如，1998年美國賓州大學一位18歲的青年在一次臨床試驗中不幸死亡，同時期在法國由費雪（Alain Fischer）的團隊針對11名先天免疫缺陷的孩童在進行基因治療後，其中2名陸續罹患白血病而撒手人寰。當時歐洲藥物管理局（EMA）和美國食品藥物管理局 (FDA) 因而暫緩了許多基因治療的臨床試驗。由於病毒載體基因轉殖法存在一定的風險，所以非病毒轉殖法因而逐漸受到重視，近年使用超音波轉殖基因的技術更是蓬勃發展。超音波轉殖基因的技術是利用非病毒性的模式，而且是非侵入性的治療，普遍認為其安全性比病毒高，可以針對特定部位反覆治療，對基因治療的未來發展扮演重要角色。
2012年，台大肝炎研究中心的團隊嘗試利用超音波在遠端肌肉轉殖治療性基因，分別利用兩種不同的抗血管新生基因，名為血管內膜阻生素(endostatin, ED) 以及鈣網蛋白(calreticulin, CRT)，和直徑介於2.5到6 μm微泡 (Microbubbles, SonoVue®) 混合後注入腿部肌肉。設定超音波的參數為：1 MHz、20% Duty cycle以及0.4 W/cm2，局部照射10分鐘。結果顯示，在分別經過四次的超音波基因治療後，對於原位肝腫瘤的小鼠可以產生顯著的抑制療效，並且有效地延長小鼠的存活時間。這些成功案例安全有效且有深具潛力。
2015年，長庚醫院腦外科研究團隊利用奈米微脂體(Liposome)，和質體DNA混合後製成LpDNA，從小鼠的尾靜脈打入動物體內，接著使用聚焦超音波照射動物腦部病灶10分鐘。聚焦超音波提供的能量一方面能夠促使血腦屏障的結締組織擴張約2至4個鐘頭，另一方面可以增強微脂體的空化效應(cavitation)，藉由改變細胞膜的脂質雙層穩定性達到增加基因轉殖效率的目的。使用非侵入式活體分子影像系統(IVIS)觀察，發現到合併LpDNA再給予照射超音波的組別比起只有注射LpDNA的組別，基因轉殖的效率大幅提升約8到10倍。結果顯示國內的奈米研發技術已經在國際上受到重視，此研究對於未來的腦部疾病的治療帶來無限的希望。
（感謝科技部補助「新媒體科普傳播：健康醫藥新媒體科普傳播實作計畫III， MOST 104-2515-S-214-001」）
責任編輯：黃耿祥
審校: 王英基，楊智惠
