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嶄新的早期癌症檢測奈米科技

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

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。

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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
12:26

Chinese, Traditional subtitles

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