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駭入細菌來對抗癌症

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    1884 年,有一位病人的運氣
    似乎從很差變成更差了。
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    這位病人的脖子上
    長了個快速成長的腫瘤,
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    接著,又染上了不相關的
    細菌性皮膚感染。
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    但,很快的,未預期的事發生了:
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    當他從感染中復元時,
    癌症也開始減緩。
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    醫生威廉科萊在七年後
    追蹤這位病人,
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    發現已經沒剩下任何
    可見的癌症徵象。
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    科萊相信這位病人身上
    發生了很不凡的事:
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    細菌感染刺激了病人的免疫系統,
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    將癌症擊退。
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    科萊幸運的發現讓他成為先驅,
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    倡導刻意注射細菌以成功治療癌症。
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    一百多年後,合成生物學家
    發現了更好的方式
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    來使用這些以前
    無法想像的盟友——
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    透過編程,讓細菌將藥物
    安全地送到腫瘤所在處。
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    癌症的成因,是因為
    細胞的正常功能受到改變,
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    導致它們快速增加,
    形成叫做「腫瘤」的贅生物。
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    放射線治療、化療、
    免疫療法等治療方法
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    都是在嘗試殺死惡性細胞,
    但可能會影響整個身體,
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    在過程中破壞了健康的組織。
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    然而,有些細菌,像大腸桿菌,
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    具有獨特的優勢,它們能夠
    選擇性地在腫瘤中生長。
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    事實上,腫瘤的核心
    反而是個理想的環境,
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    讓大腸桿菌能夠避開
    免疫細胞,安全增長。
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    細菌可以被重新編程,
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    讓它們不會造成感染,
    且能夠攜帶抗癌藥物,
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    扮演特洛伊木馬,從腫瘤內部進攻。
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    透過細菌編程讓細菌
    做出新穎的感覺和反應,
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    這個點子是合成生物學
    領域的主要焦點之一。
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    但要怎麼做細菌編程呢?
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    關鍵在於操控細菌的 DNA。
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    將特定的基因序列插入到細菌中,
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    細菌就能接受指示,
    合成不同的分子,
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    包括能夠打斷癌症生長的分子。
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    在生物電路的協助之下,
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    也可以讓細菌做出
    非常明確的特定行為。
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    生物電路可以根據存在、
    不存在,或某些因子的組合,
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    來做不同的行為編程。
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    比如,腫瘤的含氧量
    及 pH 值都很低,
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    且會過度生產特定的分子。
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    合成生物學家可透過編程,
    讓細菌感測到那些條件,
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    因此就能夠針對腫瘤
    做出反應,避開健康組織。
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    有一種生物電路
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    叫做同步裂解電路(SLC),
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    不僅能讓細菌去遞送藥物,
    還能依時間表排程遞送。
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    首先,為了避免傷害到健康組織,
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    在細菌生長時才開始
    製造抗癌藥物,
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    因為細菌生長只會
    在腫瘤內部發生。
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    接著,在細菌製造了藥物之後,
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    當細菌的數量到達臨界值時,
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    緊急停止開關會造成細菌爆裂。
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    爆裂後釋出藥物也減少細菌的數量。
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    然而有一定比例的細菌仍然活著,
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    可以讓菌落繼續成長。
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    最終,細菌的數量又大到
    會再次觸發緊急停止開關,
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    不斷重覆循環。
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    這種電路可做精確調整,
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    依據最適合用來對抗癌症的
    固定排程來遞送藥物。
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    在用老鼠的科學試驗中,
    已經證明這個方法很有希望。
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    科學家不僅能夠成功
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    透過注入細菌的方式消除淋巴瘤,
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    同時也能刺激免疫系統,
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    指導免疫細胞去辨視並攻擊
    在老鼠體內其他地方
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    沒有被治療到的淋巴瘤。
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    和許多其他治療方法不同,
    細菌不會針對特定的癌症類型,
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    而是去找所有實質固態瘤
    共同的一般性特徵。
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    可編程的細菌也不限用在對抗癌症,
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    還可以被當作精密的感測器,
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    監視未來疾病的所在。
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    安全的益生菌或許能在
    我們的腸道中休眠,
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    在那裡,它們可以偵測、
    預防、治療疾病,
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    讓它們沒機會造成任何症狀。
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    科技的進步讓大家
    很興奮地預期在未來
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    由機械奈米機器人
    遞送個人化的藥物。
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    但,因為有數十億年的演化,
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    我們可能已經在
    未預期的細菌生物形式中
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    找到了一個起始點。
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    再把合成生物學也加進來,
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    天知道不久後還會出現
    什麼新的可能性。
Title:
駭入細菌來對抗癌症
Speaker:
塔爾·丹尼諾
Description:

1884 年,有一位運氣很差的病人,本來脖子的腫瘤就在快速成長,他還得到了不相關的細菌性皮膚感染。當他從感染中復元時,很意外的是,癌症也開始消退。感染刺激了病人的免疫系統。現今,合成生物學家會做細菌編程,將藥物直接送達腫瘤所在。這怎麼可能?讓塔爾·丹尼諾來說明。

完整課程連結:https://ed.ted.com/lessons/hacking-bacteria-to-fight-cancer-tal-danino
課程設計:塔爾·丹尼諾
導演:克里斯·畢夏普

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:51

Chinese, Traditional subtitles

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