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大仁說財經 | 一滴血測出病因,研發已見曙光

靠一滴血的基因檢測病因,已經不是紙上談兵。(路透)
靠一滴血的基因檢測病因,已經不是紙上談兵。(路透)

去年5月的一個早晨,塔亞.費南德斯(Tayah Fernandes)的母親夏農(Shannon)發現她4歲的女兒嚴重不適,立即將她送往英國曼徹斯特最近的急診室。在此之前幾周,新冠病毒才剛登陸英國,急診醫生一開始不確定該如何採取最佳療法應對塔亞的一系列症狀,包括胃痛和皮膚出現紅色皮疹。

他們給她開了抗生素以治療疑似細菌感染,但她的病情只是繼續惡化,體溫開始飆升。對於她父母、或是任何父母來說,這是最可怕的醫學噩夢;接下來幾天醫生們只能盲目摸索這個小女孩的病原。

最後,經過進一步的血液檢查,醫生們終於確定塔亞患有一種罕見的綜合發炎症,小兒科傳染病專家才剛發現這種綜合病症,但一直懷疑它與新型冠狀病毒(Sars-COV-2)有關。

不少英國和美國年輕患者正被大量送入加護病房,他們的症狀與醫生已經確診的另一種疾病很相似,也就是川崎症(Kawasaki)。但他們不能保證同樣的療法能夠成功治療;也就是將捐贈者的抗體注射到病患血液中。

在塔亞的案例中,被稱為免疫球蛋白的抗體發揮了作用,讓她父母鬆了一口氣。但大約在去年5月的同一時間,倫敦帝國理工學院(Imperial College)的一組研究人員經由對來自塔亞等患者的血液樣本進行複雜分析後證實,這的確是一種不同於川崎症的新疾病。

尋找免疫系統對細菌、病毒的反應

在同一實驗室的另一項相關的突破性發現,主要是關注個體基因的行為方式,可能對價值數百億元的診斷業產生巨大影響,在這場疫情期間,醫療業廣受患者、監管機構和商界前所未有的關注。

這種靠血液樣本判別特定疾病的新方法,是以代表免疫反應的一小組基因的活動性與引起特定疾病的特定病原體之間的互動相關性;一如脊髓灰質炎病毒引起脊髓灰質炎,新冠病毒引發新冠疫情(Covid-19)。科學家們相信,透過研究少量基因,就可以快速判定出患者體內的病原體是什麼、患者得到什麼疾病,以及如何最好地治療。

從小型研究型大學分拆成立的企業到雅培實驗室(Abbott Laboratories)和丹納赫(Danaher)旗下Cepheid等醫療業巨頭,它們都希望在20年的研究基礎內進一步研究人類免疫系統對體內外來物質如細菌或病毒等病原體的自然反應方式。像Cepheid研發出的GeneXpert技術已能區分各種病毒的不同RNA,例如新冠病毒或特定流感毒株;但專家表示,越來越明顯地是,人類的免疫系統是個可以更快、更準確的檢測系統。

從歷史上看,醫生只能依靠患者的病史和症狀來縮小病因範圍並訂定治療計畫。最近,Cepheid技術等分子實驗室療法可讓臨床醫生經由鼻腔粘液、咽喉抹片或血液樣本辨識可能導致疾病的特定病原體。但是,用這種方式尋找細菌或病毒可能既費時又費錢,有時甚至根本無效。病毒的特定RNA特徵很難檢測。

倫敦帝國理工學院的團隊與全球各地的幾家同行分頭同時進行研究,他們現在相信未來的診斷方式很快就可以以桌面測試(table-top tests)進行,而且只需幾分鐘。

這些測試不會明確篩選特定病原體,而是讓科學家和醫學專業人員得以簡單地觀察體內特定基因的行為,作為免疫系統如何對難以檢驗出的病原體做出反應的提示。

帝國理工學院教授萊文(Mike Levin)目前正在負責一項由歐盟資助的研究,主要就是專注於這種療法,名為「鑽石」。近年來,他和其他科學家已經展示在人類的少數基因中觀察到的活動,如何作為身體對病原體的免疫反應的一種速描。如果血液樣本出現數千個特定基因中少數幾個被啟動、或相反地被抑制,就可能代表這個人正在準備對抗特定病原體。

在對數千名因結核病引起發燒的患者和數百名川崎症患者進行研究後,萊文及其同僚已對這種診斷方法概念進行驗證。他的帝國理工學院團隊在「鑽石」研究計畫的工作開始取得成果,有助辨識疾病的獨特免疫症狀;像是塔亞這種與新冠病毒相關的兒童多重發炎綜合症,現在通稱「小兒多系統發炎症候群」(MIS-C) .

當新冠病毒(Covid-19)在各地同步出現時,也伴隨著MIS-C,這為萊文和他的研究團隊提供了一個前所未有的機會,可以在這個全新的疾病上測試這種技術。

未來,這些依靠大量數據和機器學習的技術應該能夠產生多層研究成果而不僅是雙制。這代表他們不僅可以確認病原體是細菌還是病毒,或者某人是否患有特定疾病,還可以區分患有多種疾病中的患者病因究竟是哪一種。

簡而言之,萊文預計採用檢查相對少量基因,臨床醫生未來能夠在一小時內判定患者病因並分配到相關科室進行治療。

萊文說,「我們認為這是一種完全革命性的醫學診斷方式。」他預計這項研究將為新技術提供基礎,但對與之相關的任何業務並沒有任何經濟效益。

相較於以往的「漸進作法」:先消除細菌感染、治療最常見的病狀,然後進行更多調查,他說,「新的作法是先作血液測試,即可判定病人是否遭到感染,以及是哪一類感染,而且可以直接確定病原體。」

史丹福大學免疫、移植和感染研究所和醫學系副教授卡特立(Purvesh Khatri)說,人類的免疫系統幾千年來一直在進化以對抗病原體,因此,檢查病原體的反應可能會更有效、更有效率。

他說:「在此之前,我們一直沒有一種在護理站就能快速進行基因測試的方式。」「但在過去幾年中,已有足夠的技術可用,讓我們現在可以用快速的多重檢測方式分析一些基因反應。」

雖然FDA和任何歐洲監管機構都尚未批准這種針對基因的病原體檢測系統,但正在協助推動相關技術商業化的卡特立表示它們很快就會推出,「未來一兩年內,市場上就會出現幾種這類技術。」

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