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第一集
生命解碼-人體的藍圖
第二集
破癌解謎-組織嚴密的疾病
第三集
追尋人的根源-人類藍圖
第四集
生命時鐘之謎-老化死亡的計畫
第五集
打開潛力之鎖-人類思想的藍圖
第六集
打開潘朵拉的盒子


破癌解謎-組織嚴密的疾病
突變Ras 基因DNA癌細胞的染色體色素體愛滋病毒 癌細胞DNA晶片

琳朵兒邵德恩住在美國奧克拉荷馬州,她今年41歲,一輩子跟癌一起生活,曾經四度長癌,她18個月大時鼻子上第一次長骨肉瘤,也就是惡性骨瘤;14歲時下顎骨再長骨肉瘤,她動過無數次外科手術、接受放射治療、整形手術,後來她結婚生下三個女兒,現在她離婚獨力扶養三名女兒。她32歲時生第三個孩子,癌又在她的右乳房肆瘧,她動了乳房切除術,35歲時又失掉左乳房,她想不通為什麼自己一連四次長癌。


突變
人體有60兆個細胞,細胞不斷地新陳代謝,維持身體的活力。在細胞分裂的過程中,遺傳基因複製之後細胞倍增,這個最重要的功能,維繫著生命,不過細胞若是分裂太頻繁,生命就有危險。當細胞分裂過程失控時,就開始長癌,細胞分裂時線會捲成一大紽,成為染色體。

以46個譜代表46個染色體,A、T、G、C等4個字母,分成60億對寫在譜上,這些字母代表化學名稱,分別是Adenine腺嘌呤、Thymine胸腺嘧啶、Guanine鳥嘌呤、Cytosine 胞嘧啶。這四個字母的順序改變,或是部份遺失就會突變。

大約有十萬個地方,排列這四個字母成基因,目前發現200種基因,跟癌有關連,其中一些基因顯示在此,每一種都能在適當時候,令細胞分裂或是停止分裂。


Ras 基因
這類基因有些影響力很大,例如這種ras 基因,就跟結腸癌有關連,當細胞增殖時,ras 基因就活躍起了。這怎麼會跟細胞癌化,有關連呢?60兆細胞構成人體細胞持續地新陳代謝,維持身體的活力,身體需要新細胞時,基因開始倍數生長細胞,Ras基因就是其中一種。Ras 蛋白質是ras 基因生出的,ras細胞、紅蛋白質同ras蛋白質,合作激發細胞分裂。

DNA
這些蛋白質在細胞內,特定的位置運作,需要新細胞時,細胞收到分裂的指令,信號再傳到ras蛋白質,及其同工那媬E發細胞分裂。人體細胞一收到令分裂細胞的信號,ras蛋白質內的細胞,細胞膜下面的蛋白質,把信號傳給ras蛋白質,蛋白質同工收到信號之後,向細胞移動,紅色細胞同工,替ras蛋白質傳令 進入細胞核傳遞細胞分裂的信號。

在細胞核內藍色蛋白質是防止細胞分裂的蛋白質,這種蛋白質是要限制ras蛋白質的同工,不它們自由活動,藍紅兩種蛋白質交戰,讓細胞分裂不超過所需,紅色蛋白質連接壓制分裂的蛋白質,然後受限制的蛋白質得到釋放,連接DNA複製基因之後,細胞開始分裂。

假如ras蛋白質有失誤,就持續地發分裂信號。目前發現大約有兩百種癌,與基因有關,Ras基因首先被發現,會讓細胞增殖。為什麼正常的細胞,會變成癌細胞?起初以為謎底是基因突變,使細胞倍增,另一種功能迥異的基因,是致癌的要角。在日本,東京醫學院領導基因研究,從幾千名癌病患採下細胞,發現基因怎麼突變,什麼時候跟癌有關連。中村有助教授經常為癌病患動手術,他想到不可能以傳統療法征服癌,於是研究基因,他們現在鑽研p53基因,基本上這個癌的基因不正常的頻率很高,不正常的p53基因存在於大半數的癌內,研究發現p53防止細胞癌化,因此不論作為診斷或治療的法寶,東京醫學院都把這種基因,視為最大的目標。

p53蛋白質,從p53基因生出,連接DNA,p53蛋白質總是四個一組,與DNA連接,為了防止細胞失控倍增,p53蛋白質和同工把關,Ras基因內發生突變時,激發細胞分裂,不停地發出細胞分裂的指令,P53蛋白質察覺有突變,就會有行動。細胞受ras基因影響,不停地分裂,是正常的細胞,癌化的初期階段 紅蛋白質激發細胞分裂之後,如果還連接DNA,細胞分裂就不會停止,壓制分裂的藍蛋白質,要拉紅蛋白質離開基因,ras蛋白質的信號一個接一個地發出,P53的支援者招架不住,這時候就要看p53,鎮壓細胞分裂的本領了。

P53不單是連著紅蛋白質壓制細胞增殖,P53蛋白質是四員一組,連接DNA的特定部位,然後釋出強大無匹的蛋白質援軍,P53釋出的蛋白質援軍,急行軍去支援藍蛋白質,於是把ras的指令消滅,以生出援軍的方式,防止正常細胞變化成癌細胞。大約半數的癌病患有突變的p53基因,琳朵兒四度長癌,就因為p53基因突變。

MD安德生癌症中心的露易絲史壯教授發現,琳朵兒的一組p53基因有突變,突變複製遺傳的機率有15%,所以她全身都容易長癌。琳朵兒的p53基因,這部位應該有一對T和一個A,她卻失掉這一對T,因此以後的一對就失序了,這些突變基因很少產蛋白質,若遍及其他p53基因,就只會生出變形蛋白質,不正常的p53蛋白質不能連接DNA,生出蛋白質幫手。細胞有不正常的p53基因,才會失調而無節制地增殖。

琳朵兒在保險公司當秘書,扶養三個女兒。大女兒今年16歲,從14歲長顎骨癌開始,琳朵兒一心就想生孩子,她認為兒女是她活著的證明,目前她無意追究她孩子們,是否承襲了突變基因,她認為要等她們成人後,自己決定要不要檢查。基因突變不僅得自遺傳,化學品和紫外線也是導因,癌症的遺傳機率為5%或10%,所以90%以上的癌症,非先天遺傳而是後天罹患。


癌細胞的染色體

突變不是先天遺傳,而是後天罹患。地球乃是生命的搖籃,有害的紫外線恆常地照射著地表,有少量的紫外線從臭氧層洩出籠罩地球,會傷害我們的基因導致突變。紫外線射到身體時,驅動皮膚的色素體或色素細胞,紫外線射到皮膚時,色素體生出黑色素。


色素體
皮膚細胞被黑色素染黑,隔絕紫外線使基因無損,在皮膚更深處,有另一種功能運作。紫外線照射到皮膚時,核心開始轉綠,這顯示p53蛋白質,在核心媦W殖,紫外線滲透黑色素色素細胞射到基因時,損傷細胞引起突變。基因受損時,p53基因連接DNA,制止細胞分裂,然後蛋白質群合力修復損壞基因。蛋白質維修組先找到受損的DNA,有些形成腳架供其他蛋白質墊腳,其他的撐開基因,把損壞的部位割掉,有十幾種蛋白質合力修復DNA以恢復正常。p53基因阻止細胞分裂以換取時間,讓蛋白質維修組合力修復損傷。

有些人容易長癌是因為基因突變,患乾皮症的兒童又稱為XP,他們臉上有許多色斑,都是細胞被日晒的疤痕,這情形惡化下去就是皮膚癌。患XP的兒童受紫外線傷害,無法完全修復,不過p53基因有最後一招防止細胞癌化,p53蛋白質用不同的助力,讓無法修復的細胞死亡,DNA碎片到處散落,這是細胞自殺。

人類的皮膚細胞,在紫外線下進行自殺,細胞以自殺來阻擋不正常的基因,避免波及周圍的細胞,患XP的兒童無法修復損壞的p53基因,所以很容易罹患皮膚癌。

XP的兒童住在一個營地中,對於患XP不能在白天到戶外玩耍的兒童,這個營地為他們提供了少許交友的機會,義工在這個營地舉辦各種活動,晚上九點有輛冰淇淋車來這堻c賣,病童可跟動物玩。XP兒童的家長擔心,神經併發症導致癱瘓,要看突變的部位而定,有些兒童從五歲起,喪失聽覺、行動失控。

基因密碼破解之後,各種致病的基因包括致癌的基因都被發現了,這些基因在細胞正常時,扮演重要的角色,但這些基因發生突變時,疾病也就發作。例如有一種與特應性皮炎有關的基因是在11號染色體上,與阿茲海默症有關的基是在14號染色體上。不過基因突變並非通通不利,美澳兩洲有許多原住民,體內有8號染色體突變基因,每三個日本人就有一個有這種突變基因,目前由於吃得太好,這種突變很有可能引發糖尿病,不過人類歷史上還是挨餓的時候多,這種突變使人類挨過食物不足的世代,如此一來熬過困境的記憶,都記錄在基因堙C


愛滋病毒
有些人有突變基因的保護,即使長期暴露在愛滋病毒下也不會感染,令人驚訝的是歐美的白人才有這種基因。住在紐約的史蒂芬克羅恩,就是這樣的人,史蒂芬是雜誌社的旅行作家,他已有三位工作夥伴死於愛滋病,1982年夥伴裘利葛林死於這種病毒,當時還沒有名稱,不知道是什麼病,國家癌症中心為史蒂芬所作的驗血結果,以及其他對愛滋病毒免疫的血樣,呈現突變基因,這種突變是從10到15%的西方人身上發現,沒有一個是亞洲人身上有的。

愛滋病毒溜進免疫細胞,一個接一個地破壞,最後侵占了整個身體。紫色病毒先附著免疫細胞的巨噬細胞,愛滋病毒黏著巨噬細胞表面的化學受體,然後溜進去,愛滋病毒的巨噬細胞,因為基因的協助暴增而溢出,終於破壞了全身的免疫細胞。由於基因突變,然後使得像史蒂芬這樣的人,有了形狀不同的化學受體,防止愛滋病毒溜進去。

研究人員從基因散佈的頻率,發現這種突變可能是最近發生的,在這群白種族裔的祖先,大約是在過去的十萬年中,因為某種原因,在那群人堬ㄔ肭穧]突變。歐布萊教授鑑於這種突變,大部份發生於歐美白人,因此假設這種突變曾經對這些人有利。

根據歐布萊教授的人口統計,大約是七百年前歐洲的確有病變,發生過鼠疫,這場鼠疫在短短的六年內,把歐洲的人口消滅30%,不過還是有人撐過,歐布萊教授相信在這場大瘟疫中,有人帶著這種突變活下來,所以有同樣受體的相同細胞,成了HIV的目標,引發了愛滋病,就像耶爾森氏鼠疫桿菌引發黑死病,這是發生高頻率的潛在原因。歐布萊教授假設這基因突變,在七百年前救了許多人,如今再出現可能成為壓制愛滋病毒的基因。


癌細胞
一再重複的突變,地球上的生態各色各樣,也生出順應環境變化的能力。三年來,琳朵兒白天當秘書,早晚上課要成為護士,一生跟癌搏鬥的經驗,使她歷盡人生起伏,她要以自己的經驗,幫助跟她同病相憐的人,琳朵兒一輩子跟癌搏鬥,決定要走出自己的路。

隨著基因研究的進展,新的療法一個接一個,目前研究員正努力,把p53基因殖入癌細胞,這種腺病毒,引發傷風遺傳工程,帶p53基因人的腦瘤是受這種病毒感染,這種腺病毒能在細胞堙A產生p53蛋白質,一天之後這細胞,快速地萎縮。腺病毒大量地送進癌細胞內產生p53蛋白質,激發細胞自殺,三天之後癌細胞死亡,堶惘閉蟔黹穧]。

目前基因治療法正在臨床試用p53基因,德州休斯頓一家生化科技公司,研究注入p53基因的腺病毒,已經用於治療,由於基因治療需要高品質的特級細胞,生產過程幾乎是密而不宣。

高德開業行醫已有四十多年,兩年前十二月,診斷出他患早期肺癌,診斷結果目前無法可治,他正好符合條件,於是立刻接受p53基因治療。帶p53基因的腺病毒,由長針頭注入肺部癌細胞,高德在兩個月內,接三次這樣的治療,治療前高德的癌直徑有八公分,三個月以後癌的直徑縮到三公分,而且肺壞掉的部位,又恢復正常,p53基因使癌細胞自殺。基因治療的好處是中毒率低,而且可以跟記波治療,放射治療配合進行,而毒性並沒有增加,所以基因治療的好處是可以用於大量的病人,配合其他療法。

不過到現在只有初期癌病患,接受這種療法,所以很少有高德這樣的結果,因為癌症初期,不僅p53基因,還有許多其他的基因突變。癌細胞的產生是因為正常細胞的基因突變,如果基因突變限制分裂,當正常細胞分裂增殖時,細胞分裂會失控,這是正常細胞癌化的開始。如果其中的細胞堣S發生突變,這細胞的形狀功能會改變,如果有若干基因突變,細胞會現出前所未有的特性,這個細胞脫離四周的細胞,到處遊走,不久它就會溜到正常細胞中間,進入血管淋巴管,流到另一個地點,然後溜進另一部位長新的瘤。

癌細胞堛滌穧]突變累積的方式很複雜,有各樣的力量發動毫無節制,要戰勝癌症的關鍵在於,更精確迅速地判定癌細胞內的基因突變。


DNA晶片
目前的癌症治療研究人士寄望於一種叫DNA晶片的分析器,好像是魚類偵測器,能測知是什麼魚。基因就像在細胞海堣u作不同的碎基因,各在一道紋路堙ADNA晶片吸起它,放在玻璃盤上,當癌細胞質注入玻璃盤上,那些基因按其功能呈現各種色點,即使是同一內臟的癌,基因也大不相司。因病人而異,抗癌藥物的效果或是代謝的速度,都會使治療困難,使用DNA晶片可以很快地分析細胞的特性,為每一位病人量身訂做治療法。跟癌搏鬥,決定要走出自己的路。

由於科技革新,諸如DNA晶片顯微排列,可以同時分析成千上萬的基因,用這個方法可以掌握廣大的情報,與現在情報侷限的光景,不可同日而語。

基因情報愈來愈明朗,突變的意義也會劇變,包括癌症的許多疾病的治療,因基因研究而有進展,基因好像主宰了命運,但是當我們解開,基因內的疾病之謎時,我們治病的方法,可能會大大地改觀,而這一天也不會太久了。

(原翻者:姜金龍;公視研發部整理)


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