Return to Video

嶄新的早期癌症檢測奈米科技

  • 0:04 - 0:07
    「你得了癌症。」
  • 0:09 - 0:13
    很不幸,約有 40% 的人
    會在活著時聽到這幾個字,
  • 0:14 - 0:16
    其中半數終將不治。
  • 0:17 - 0:21
    意味著我們每五個親友當中
  • 0:21 - 0:23
    有兩個會被診斷出罹患某種癌症,
  • 0:23 - 0:25
    而一個會病故。
  • 0:27 - 0:29
    除了身心受苦,
  • 0:29 - 0:32
    大約三分之一的美國癌症倖存者
  • 0:32 - 0:34
    會因為醫療而負債累累;
  • 0:34 - 0:37
    他們破產的機率
  • 0:37 - 0:39
    至少是未罹癌者的 2.5 倍。
  • 0:40 - 0:42
    癌症無所不在,
  • 0:42 - 0:44
    它損耗人的情感,
  • 0:44 - 0:45
    使許多人
  • 0:45 - 0:46
    散盡家財。
  • 0:48 - 0:51
    但是被診斷出罹癌不等於被宣判死刑。
  • 0:52 - 0:54
    及早發現
  • 0:54 - 0:55
    和貼近找出它的成因,
  • 0:55 - 0:59
    對於提高存活率、
  • 0:59 - 1:01
    減低情緒影響,
  • 1:01 - 1:03
    和降低財務負擔至關重要。
  • 1:04 - 1:06
    最關鍵的是要儘早發現癌症,
  • 1:06 - 1:09
    這也是我主要的研究目標之一,
  • 1:09 - 1:11
    能夠大大提高存活率。
  • 1:12 - 1:15
    舉乳癌為例,
  • 1:15 - 1:18
    在第一期就診斷且治療的患者
  • 1:18 - 1:22
    五年的存活率幾近百分之百,
  • 1:23 - 1:27
    如果到第四期才治療就只剩 22%。
  • 1:28 - 1:32
    大腸直腸癌和卵巢癌的情況類似。
  • 1:34 - 1:39
    大家都知道,早期的準確診斷
  • 1:39 - 1:42
    是存活與否的關鍵。
  • 1:44 - 1:47
    問題是很多癌症篩檢具有侵入性,
  • 1:47 - 1:49
    價格昂貴,
  • 1:49 - 1:50
    常常不準確,
  • 1:50 - 1:54
    並且等待結果既焦慮又曠日費時。
  • 1:55 - 1:57
    更糟的是若干癌症,
  • 1:57 - 2:01
    例如卵巢癌、肝癌、胰臟癌,
  • 2:01 - 2:04
    根本沒有好的檢驗方式,
  • 2:05 - 2:09
    意味著等到出現症狀時
  • 2:09 - 2:12
    已經到了癌症擴散的晚期。
  • 2:14 - 2:17
    就好像在沒有龍捲風預警的地區
  • 2:18 - 2:19
    沒有警報,
  • 2:19 - 2:22
    一旦龍捲風到了家門口,
  • 2:22 - 2:26
    存活的機會就大大減少了。
  • 2:27 - 2:32
    方便、易取得、
  • 2:32 - 2:35
    便宜、非侵入性
  • 2:35 - 2:37
    和快篩的定期檢驗方式
  • 2:37 - 2:41
    將會是我們對抗癌症的強大利器。
  • 2:43 - 2:46
    及早發現讓我們能搶得治療先機,
  • 2:46 - 2:49
    而非只苦追在它殘酷無情的腳步後面。
  • 2:49 - 2:51
    這正是我的工作。
  • 2:51 - 2:53
    過去三年來,
  • 2:53 - 2:55
    我一直在研發能夠幫助臨床醫生
  • 2:56 - 2:58
    快速、早期診斷癌症的科技。
  • 2:59 - 3:03
    強烈的科學好奇心與熱情
  • 3:03 - 3:06
    推動我要改變那些癌症的統計數據。
  • 3:07 - 3:08
    去年
  • 3:09 - 3:12
    我的妻子被診斷出罹患乳癌,
  • 3:12 - 3:15
    使這努力成了與自身息息相關的戰鬥,
  • 3:16 - 3:21
    參雜了我始料未及的情感層面。
  • 3:23 - 3:25
    我親身體驗到
  • 3:25 - 3:27
    治療對生活所造成的巨大衝擊,
  • 3:27 - 3:31
    十分清楚它帶來的精神浩劫,
  • 3:31 - 3:33
    癌症可能會毀滅我們的家庭,
  • 3:33 - 3:35
    包括我們兩個年幼的女兒。
  • 3:36 - 3:39
    經由定期乳房攝影檢查及早發現,
  • 3:39 - 3:45
    我們得以專注治療仍限於局部的腫瘤,
  • 3:45 - 3:49
    使得我再次確認早期診斷極其重要。
  • 3:51 - 3:53
    不同於其他的癌症,
  • 3:53 - 3:57
    乳房攝影檢查能有效偵測早期乳癌。
  • 3:57 - 4:00
    儘管如此,仍有人沒定期做檢查,
  • 4:00 - 4:04
    也有人未達建議該接受乳房攝影
    檢查的年齡之前就已罹患乳癌。
  • 4:05 - 4:10
    因此,即便已有篩檢方式的癌症
    仍有很大的改善空間。
  • 4:10 - 4:13
    而那些尚未有篩檢法的癌症
    更將會大大受益。
  • 4:14 - 4:17
    癌症研究者的關鍵挑戰在於
  • 4:17 - 4:20
    開發出一種用於定期體檢,
  • 4:20 - 4:23
    能夠更容易查出多種癌症的方法。
  • 4:24 - 4:25
    想像這情境:
  • 4:25 - 4:31
    醫生在定期體檢時能採取
    簡單、非侵入性的尿液樣本
  • 4:31 - 4:32
    或是其他的液狀活檢體,
  • 4:33 - 4:36
    在你離開診所之前就告訴你結果。
  • 4:37 - 4:39
    這樣的科技能夠大量減少
  • 4:39 - 4:44
    早期癌症篩檢所漏掉的人數。
  • 4:45 - 4:50
    我的工程與生化研究團隊面對這挑戰,
  • 4:50 - 4:54
    正試圖找出一種能在人們仍健康時
  • 4:54 - 5:00
    就會觸發應該去做定期體檢的警示,
  • 5:00 - 5:04
    一旦出現癌症徵兆,馬上採取行動,
  • 5:04 - 5:07
    不讓它有機會擴展到中、後期。
  • 5:09 - 5:12
    此處的殺手鐧被稱為「胞外染色體」,
  • 5:12 - 5:17
    是細胞經常脫落的小小逃生艙。
  • 5:17 - 5:18
    胞外染色體
  • 5:18 - 5:23
    是能在癌症早期預警的重要生物標記。
  • 5:24 - 5:27
    這些標記大量而廣泛存在體液裡,
  • 5:27 - 5:30
    包括血液、尿液和唾液中,
  • 5:30 - 5:34
    不具侵入性,極具液體活檢的優勢。
  • 5:35 - 5:37
    但這裡仍然有個問題,
  • 5:37 - 5:41
    能夠自動快篩這些生物標記的機制
  • 5:41 - 5:43
    目前並不存在。
  • 5:44 - 5:47
    我們建立了稱作「奈米 DLD」的科技
  • 5:47 - 5:49
    能夠精準做到
  • 5:50 - 5:53
    自動分離出胞外染色體
  • 5:53 - 5:55
    以快速癌症篩檢。
  • 5:56 - 6:00
    胞外染色體是出現在液體活檢陣線的
  • 6:00 - 6:02
    最新早期預警利器。
  • 6:02 - 6:04
    它們非常微小,
  • 6:04 - 6:08
    直徑僅有 30 到 150 奈米,
  • 6:08 - 6:10
    小到
  • 6:10 - 6:13
    一粒紅血球的體積裡能裝下一百萬個,
  • 6:14 - 6:16
    比例相當於一顆高爾夫球
  • 6:16 - 6:18
    對應於一粒沙子。
  • 6:19 - 6:23
    它雖曾被認為是細胞廢物的垃圾桶,
  • 6:23 - 6:26
    後來卻發現,事實上細胞經由
  • 6:26 - 6:29
    產生和吸收胞外染色體來互相溝通,
  • 6:29 - 6:32
    因為它們具有表面接收器、蛋白質
  • 6:32 - 6:35
    以及母細胞所給予的基因。
  • 6:37 - 6:39
    一旦被臨近的細胞所吸收,
  • 6:39 - 6:43
    胞外染色體就會釋放內含的物質,
  • 6:43 - 6:46
    大幅改變接收細胞的基因表現。
  • 6:46 - 6:47
    有些是好的改變;
  • 6:48 - 6:49
    但在癌症的情況下
  • 6:49 - 6:51
    則是不好的改變。
  • 6:51 - 6:55
    因為它們被母細胞的物質包覆著,
  • 6:55 - 6:57
    裡頭含有環境的樣本,
  • 6:57 - 7:02
    可以提供來源細胞的健康情況。
  • 7:03 - 7:06
    胞外染色體具有這些無價的特質
  • 7:06 - 7:08
    使得醫生能從細胞層面
  • 7:08 - 7:11
    監測你的健康水平。
  • 7:12 - 7:14
    但想要儘早發現癌症
  • 7:14 - 7:17
    就必須頻繁截取這些訊息,
  • 7:17 - 7:20
    看體內潛伏的鬧事份子
  • 7:20 - 7:22
    是不是要滋事了。
  • 7:22 - 7:25
    這就是為什麼定期檢查非常重要,
  • 7:25 - 7:28
    以及我們為什麼要發展這科技。
  • 7:29 - 7:35
    儘管今年市場上出現了
    首宗胞外染色體檢驗機制,
  • 7:35 - 7:38
    它們還不是主流的篩檢選項。
  • 7:39 - 7:41
    除了上市的時間很短,
  • 7:41 - 7:45
    另一個影響普及的因素
  • 7:45 - 7:49
    是目前尚無法自動分離出胞外染色體,
  • 7:49 - 7:52
    所以用於定期體檢仍不夠便宜。
  • 7:53 - 7:56
    當下隔絕胞外染色體的標準做法,
  • 7:56 - 7:57
    包括超速離心法,
  • 7:58 - 8:01
    必須使用昂貴的實驗器材,
  • 8:01 - 8:02
    由專業培訓過的技師操作,
  • 8:02 - 8:06
    耗費三十小時來處理一份樣本。
  • 8:06 - 8:08
    我們想出另一種方法,
  • 8:08 - 8:11
    從尿液之類的液體樣本
  • 8:11 - 8:13
    自動分離出胞外染色體。
  • 8:14 - 8:18
    我們用基於晶片的持續流動分離技術,
  • 8:18 - 8:21
    這方法稱為「確定性側向位移」。
  • 8:21 - 8:23
    藉由過去五十年來半導體產業
  • 8:23 - 8:27
    非常成功的晶片微縮技術,
  • 8:27 - 8:29
    我們把這技術
  • 8:29 - 8:32
    從微米縮小到了真正的奈米等級。
  • 8:33 - 8:34
    原理是什麼呢?
  • 8:34 - 8:35
    簡單來說,
  • 8:35 - 8:39
    把許多有奈米級間隙的細小柱子
  • 8:39 - 8:44
    排成能讓液體細細分流的形式,
  • 8:44 - 8:48
    較大的癌症奈米粒子會改道,
  • 8:48 - 8:51
    與較小的健康粒子分流;
  • 8:51 - 8:52
    另一方面,
  • 8:52 - 8:57
    體積較小的健康粒子
    會沿著之字形的方向移動。
  • 8:58 - 9:02
    結果大小兩種粒子被完全分開了。
  • 9:03 - 9:06
    可以把分離的過程
  • 9:06 - 9:09
    觀想成用有高度限制的穿山隧道
  • 9:09 - 9:11
    把車流一分為二:
  • 9:11 - 9:16
    一條進隧道,另一條繞山而過。
  • 9:17 - 9:19
    像這樣,小車可以進入隧道,
  • 9:19 - 9:23
    而載有危險物品的大卡車
  • 9:23 - 9:24
    只能繞路。
  • 9:26 - 9:30
    由車輛的大小和載物的種類引導,
  • 9:30 - 9:32
    不會阻礙車流。
  • 9:32 - 9:35
    我們建置的工作原理相同,
  • 9:35 - 9:37
    只是規模遠小得多。
  • 9:38 - 9:40
    用分離篩檢的理念來分析
  • 9:40 - 9:46
    簡易取得的尿液、血液或唾液樣本,
  • 9:46 - 9:49
    近幾年內就可實行。
  • 9:49 - 9:54
    最終,這方法能分離和偵測出
  • 9:54 - 9:57
    與特定癌症相關的胞外染色體,
  • 9:57 - 10:00
    而且自偵測至結果僅需數分鐘,
  • 10:01 - 10:04
    使得篩檢的過程快速且無痛。
  • 10:05 - 10:06
    廣泛說,
  • 10:06 - 10:09
    有了奈米級精準的自動化分離機制
  • 10:09 - 10:11
    與濃縮的生物標記,
  • 10:12 - 10:16
    使我們更能了解癌症等疾病;
  • 10:16 - 10:20
    它的應用廣泛,從準備樣品、診斷,
  • 10:20 - 10:23
    至觀察抗藥性和治療都能做。
  • 10:23 - 10:25
    即使在我的妻子罹癌之前,
  • 10:25 - 10:29
    我已經夢想要自動化檢驗的過程,
  • 10:30 - 10:33
    要使定期檢查更容易,
  • 10:33 - 10:36
    就像亨利·福特自動化汽車的生產線,
  • 10:36 - 10:39
    使得普羅大眾買得起汽車那樣。
  • 10:40 - 10:43
    自動化是普及的關鍵。
  • 10:44 - 10:46
    就像胡佛選總統的逐夢精神口號:
  • 10:46 - 10:49
    「每只鍋裡有雞肉,每間車庫有輛車。」
  • 10:49 - 10:50
    我們開發這技術
  • 10:51 - 10:54
    為的是把早期的癌症預警系統
  • 10:54 - 10:56
    最終普及於每個家庭。
  • 10:56 - 10:58
    讓每個男人、女人和小孩
  • 10:58 - 11:02
    都能夠在仍然健康時就定期做檢查,
  • 11:02 - 11:04
    在初發的早期就偵測到癌症。
  • 11:05 - 11:07
    我希望,我夢想
  • 11:07 - 11:09
    要幫助世人
  • 11:09 - 11:12
    避掉癌症患者所面對的昂貴開銷,
  • 11:12 - 11:15
    免去身體、財務和精神層面的艱辛,
  • 11:16 - 11:19
    那是我再熟悉也不過的艱辛。
  • 11:19 - 11:21
    我也開心地告訴大家,
  • 11:21 - 11:23
    由於發現得早,
  • 11:23 - 11:25
    我的妻子治癌成功,
  • 11:25 - 11:28
    謝天謝地,現在她已肅清癌細胞。
  • 11:28 - 11:30
    (掌聲)
  • 11:36 - 11:41
    我希望每位罹癌者都能被治癒。
  • 11:41 - 11:46
    我團隊開發的奈米生物標記分離法
  • 11:46 - 11:49
    能快速、早期偵測出癌症。
  • 11:49 - 11:52
    我樂觀看待在未來十年內,
  • 11:52 - 11:54
    這技術會被用來
  • 11:54 - 11:58
    保護我們的朋友、家人和子孫後代。
  • 11:59 - 12:03
    即便我們不幸被診斷出癌症,
  • 12:03 - 12:06
    早期警示將會提供更大的治癒希望。
  • 12:06 - 12:07
    謝謝大家。
  • 12:08 - 12:13
    (掌聲)
Titel:
嶄新的早期癌症檢測奈米科技
Sprecher:
約書亞·史密斯
Beschreibung:

倘若家家戶戶都有早期預警癌症的系統會如何呢?約書亞·史密斯研發一種奈米生技的癌症警報系統,能夠自動快篩「胞外染色體」這些生物標記。他在這個前瞻的演講裡分享革新的癌症偵測法,最終能挽救許多性命。

more » « less
Video Language:
English
Team:
TED
Projekt:
TEDTalks
Duration:
12:26

Untertitel in Chinese, Traditional

Revisionen