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身體的秘密水知道!磁振造影像與癌症檢測

110/09/30 瀏覽次數 140

在疫情壟罩的陰影下,癌症仍是全球第二大死因、台灣國民第一大死因,還好,現在我們有很多方法可以對付各種不同的癌症,有的我們可以透過手術將病變部位切除、有的我們可以透過放射線將癌細胞殺死、有的我們可以控制化學藥物將癌細胞消滅,但是其實不管甚麼方法,都需要依據不同的病情與不同的需求來做調整,而現在,我們有一種新的治療方式,就是精準醫學中的標靶治療,透過準確的定位,我們能夠精準到瞄準癌細胞,降低人體最大的負擔,同時提高藥物作用的效率,讓患者能在最短的時間康復。

那麼,我們一定會很好奇,那標靶治療是怎麼做的呢,又是怎麼去鎖定癌細胞呢?

其實我們所使用的方法就是利用神奇的奈米顆粒,奈米,指的是尺度,在科學裡面,1 奈米就是 109 公尺,講得更直接一點,奈米的世界就是 DNA、原子尺度的世界哦;這種神奇的奈米顆粒允續我們能夠去設計、改變我們想要的藥劑形狀或者特性,透過改變藥劑的形狀或是特性,我們就可以在藥物上面附載所需要的特徵,比如:讓藥物可以透過磁場引導(就是讓藥物擁有磁性!)、又或者是讓藥物能夠吸收電磁波而放出熱量(也就是讓藥物來進行熱療的效果)。

利用這些神奇的奈米顆粒,我們就能夠設計各種不同需求的藥物來對付不一樣的癌症!

今天我們要介紹的標靶藥物就是其中一種,因為標靶藥物需要精準地找到癌細胞,也就是必須要能夠準確地分辨健康的細胞與生病的細胞,那我們要怎麼去確定誰是健康的細胞誰是生病細胞呢?目前我們有很多方法,可以透過雷射、可以透過超聲波、可以透過蛋白質的特徵配對等等,但是今天我們要介紹一個已經很成熟的技術,就是透過磁振造影(Magnetic Resonance Imaging, 簡稱MRI)。

2003 的諾貝爾生醫獎得主美國化學教授羅特博 (Paul C. Lauterbur) 和英國物理教授曼斯菲德 (Peter Mansfield),就是發明了 MRI 的兩位偉大科學家, MRI 的偉大貢獻在於它是屬於非侵入性的醫療技術,由於 MRI 是透過磁場來掃描,幾乎不帶給人體負擔,即使是孕婦也都能安全地進行檢查。

MRI 的原理是透過核磁共振 (Nuclear Magnetic resonance, NMR) 現象,簡單來說呢,我們使用 MRI 儀器所產生的電磁波,這個電磁波會使人體的氫原子產生磁場方向的變化,而由這樣的變化產生的影像就是磁振造影的影像,這樣的影像與我們常見的檢查如 CT(電腦斷層)或 X 光有極大的不同,因為 MRI 是透過磁場的觀測,因此沒有任何的強烈輻射線,對人體非常安全,同時,MRI 所拍攝的影像是三維影像,所以相較於 CT 或是 X 光的二維影像,我們可以透過 MRI 取得更多的資訊,也能夠看得更清楚。

所以現在科學家有一個大膽的想法,MRI 能夠在不增加人體負擔下偵測身體的狀況,而奈米粒子技術又可以提供我們設計出我們所需要的藥劑,那麼我們是不是能夠把兩者結合起來呢,一顆具有追蹤癌細胞能力的 MRI 顯影標靶藥物!

當我們的藥物鎖定了癌細胞或者是患部(如圖),我們可以透過 MRI 顯影藥劑直接幫癌細胞"做記號",在之後的療程與檢查,醫生就能夠快速地鎖定要注意的器官或者是癌細胞,觀察生病的器官或者癌細胞有沒有長大、縮小、甚至是被消滅或者轉移。

幫癌細胞

圖/洪連輝教授團隊提供

我們該如何幫癌細胞"做記號"呢,方法就是透過特殊的奈米鐵磁性粒子,如前面我們介紹 MRI 的原理,MRI 是透過強磁場來觀測原子核的電磁波變化,所以,我們能夠透過攜帶鐵磁性奈米粒子來成為我們的顯影劑,試著想像一下,如果具有磁性的物質會發出白色的光芒,而不具有磁性的物質是黑暗,當我們將鐵磁性藥劑吃下去之後會發生甚麼事情呢,是不是好像吞了一顆白色的光點進入我們的體內呢?其實 MRI 顯影藥劑的原理就很類似這樣,MRI 技術中的影像是屬於亮暗的變化,而造成亮暗差異的因素就是氫原子的反應時間 (relaxation time),透過我們選擇攜帶不同的奈米顆粒,我們就能夠控制這個反應時間,讓我們來強調我們所想要呈現的視覺效果。同時,因為這個是需要進入到我們的身體裡面,所以藥劑的生物相容性、毒性以及水溶性我們都必須要考慮進去,因為我們都不希望為了治療癌症,但是卻讓身體越醫越糟糕吧!

透過顯影劑幫助醫師追蹤病變部位

示意圖為透過顯影劑幫助醫師追蹤病變部位。圖/洪連輝教授團隊提供

精準醫療已經不再是遙遠的專有名詞或是研究主題,他已經是實實在在地存在於你我身邊的醫療資源了,無論是 MRI 或者是標靶治療藥物目前的技術也已經非常成熟,相信在不久的將來,癌症不會再是文明世界的死神。

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