第 84 期 2005-02-01

研究發展
利用奈米螢光粒子建立血管通透性動態分析之平台技術

血管通透性在藥物傳送與控制釋放研究中扮演著非常關鍵性的角色。許多用於腫瘤治療之化學藥物,在in vitro 的實驗上證明是非常有效果的,但是通常在活體裡,由於無法有效率的通過血管壁而事倍功半。血管通透性會因為生理上的變化而有所改變,例如受傷,發炎,或是癌症病患等。對腦部而言,腦血管的通透性增加則代表著腦血屏障(BBB)的受傷程度。BBB 是一層由內皮細胞,基底膜及膠質細胞突起所共同構成的,可以阻絕血液中有害物質進入腦部。當腦部呈現缺血及低氧狀態時(例如中風),大腦細胞會產生周邊血管擴張的效果,進而改變腦血屏障的通透性,使得有害物質侵入腦中而造成傷害。此一生理現象對開發腦中風的新藥研究極為重要。

國家衛生研究院奈米醫學研究中心楊重熙主任、醫學工程研究組奈米生物光電實驗室羅履維助研究員,與台中榮民總醫院教學研究部的合作團隊,在先前發表於Analytical Chemistry國際期刊之研究結果,已利用實驗動物模式結合螢光奈米粒子,微透析探針以及氧焠冷性磷光動力分析方法,建立出腦血屏障(blood-brain barrier )通透性對於活體缺血及再灌流下變化之偵測技術。

由於微透析探針受限於透析膜本身孔洞大小,單一探針只能偵測特定大小以下的螢光奈米粒子。為進一步拓展此實驗概念,建立一即時偵測活體血管通透性之one-size-fits-all的平台技術,該研究團隊再度攜手合作,應用光纖之光電偵測技術,建立一植入式同軸光纖微探針,以監測注射於活體動物內不同大小的螢光奈米粒子,藉以觀察活體在缺血及再灌流下,腦及肝臟血管通透性之動態變化,並建立其通透性之量化指標。

此光纖探針(Figure 1)將微光纖以同軸方式排列,內含一金包覆之激發光纖,並由13根傳遞螢光訊號的50 nm光纖所環繞, 固定在不袗微管內 (O.D. 約400μm; I.D. 約300μm)。這樣的設計除了可降低組織傷害,並可偵測針頭附近,雷射激發光涵蓋之未受傷組織區域內,因血管通透性變化所滲出之奈米螢光粒子。

在此項研究中,利用植入式同軸光纖微探針,以及20 nm 和 1000 nm 的螢光奈米粒子來初步建立缺血性缺氧下,腦部 (Figure 2A) 和肝臟 (Figure 2B) 血管通透性的「窗口」大小範圍。將直徑20 nm和 1000 nm 的螢光粒子分別注射於實驗用大鼠體內,並植入同軸光纖微探針,測量因腦部和肝臟局部缺血引起之血管壁通透性改變,而由血管滲溢至組織的奈米粒子螢光強度之瞬間變化。不論是腦部或肝臟,在局部缺血性缺氧下,20 nm之螢光粒子皆能穿透出BBB或肝血管系統,進入組織;相反地,1000 nm之螢光粒子則仍受限制停留於血液循環系統中,無法進入特定組織區域。

藉由此植入式同軸光纖微探針平台技術的建立,並配合螢光奈米粒子,各類組織在不同疾病生理狀況下之血管通透性,將能被一一細部評估,繼而建立量化資訊,對於日後藥物傳遞系統在設計上或相關臨床醫學資料上,提供非常重要的參數。

此研究成果將刊登於2005年二月份的分析化學(Analytical Chemistry)期刊。Analytical Chemistry在國際分析化學領域67個期刊中,排名第一。
《文/圖:楊重熙、羅履維、黃弘宜;圖一(Figure 1):植入式同軸光纖微探針;圖二A (Figure 2A):腦局部缺血引起之血管壁通透性改變;圖二B (Figure 2B):肝臟局部缺血引起之血管壁通透性改變》

院務紀事
院長實驗室助研究員張文祥當選中央社甄選2005年台灣十大潛力人物

青春時期的張文祥,作夢也沒料到自己有一天竟會從事學術研究 ― 他嗜聽重金屬搖滾樂、彈吉他、打籃球、在電台當DJ、在賓館打工,考試成績總在留級邊緣,就連畢業考英文科都得補考兩次方能畢業,今天踏進生物醫學界完全是誤打誤撞。

音樂一直是張文祥的最愛。他的外祖父是四、五十年代台灣極為罕見的鋼琴調音師,有次外祖父在水災後還能一個人坐在板凳上開心喝酒唱歌的樂天豁達畫面令他記憶深刻,因此高中畢業後,他數度認真考慮想要走音樂創作這條路,卻最終還是接受母親的勸說,像大多數男生一樣選擇理工科,好不容易重考了兩次,終於考上文化大學海洋系生物組。

回想大學時光,張文祥說,潛水抓魚採貝雖然有趣,卻非興趣所在,他打算轉系讀電機與電腦,夢想是發明機械手臂,系沒有轉成,卻在大二升大三就去考GRE,嚇了同學老師一跳,他自己也沒料到,高中時英文差點當掉,但常常聽英文歌,還能打下聽英語能力的底子。

即使畢業後要出國留學,張文祥又和大多數的年輕人一樣鎖定赴美深造,他崇拜職籃球星喬丹,一心一意準備申請喬丹的母校美國北卡羅萊那大學。他回憶說,當他興沖沖地到了代辦留學補習班,櫃檯人員隨口說「又一個來申請北卡的」,當場潑了他一頭冷水,他自問:「憑我的條件,我上得了北卡嗎?就算矇進了北卡,與這麼多名校畢業的台灣留學生相比,我又算老幾?」

如果說張文祥決心要放洋,那麼他是到了法國以後才真正找到方向。當初放棄美國毅然決定去法國留學,是無意中聽見了一位阿姨的朋友的話:「法國唸書不用錢」。既然能減輕雙親的負擔,張文祥以初生之犢不畏虎的勇氣先申請短期觀光簽證,憑著只會說「你好」、「謝謝」、「再見」等幾句破法語,在攝氏零下二度的隆冬,抵達巴黎,當時他連學校都沒有著落。

與明星學校畢業赴美深造的乖乖牌學生們相較,張文祥的求學之路既傳奇又波折。為求能儘快將法文學好,他早上七點就出門上課,好不容易熬過一整天的聽讀說寫等密集訓練課程後,晚上還獨自坐在煙霧瀰漫的窮人酒館,聽著爛醉的流浪漢對他說著一長串他聽不懂但好像是不斷重複的法語。等聽力漸漸進步後,張文祥才恍然大悟,原來流浪漢所不斷重複訴說的是他的悲慘人生與心中悲哀,而他這個台灣人卻還因為完全聽不懂而兀自傻笑以對。

回憶近十年的歐洲生活,張文祥覺得最大的收穫與感恩就是結交了各個階層的朋友,除了讓自己的心胸和視野更為寬廣外,對於一些重大的人生抉擇,這些朋友更適時提供協助。一九九一年夏,原本張文祥即將要從法國不列塔尼大學拿到碩士文憑後前往英國劍橋大學,卻不料期末考那天剛好與英國駐法大使館舉辦的英文能力測驗撞期。當時張文祥若決定留下來考期末考,就意謂著無法取得英國簽證前往劍橋大學攻讀博士學位,但若選擇放棄期末考而去考英文能力測驗卻又不幸被刷下來,那就會落得一無所有。幾經掙扎,張文祥決定放棄眼前的碩士文憑前往英國駐巴黎大使館,這也才幸運地取得英國政府簽發的學生簽證。

他記得在劍橋面試時坦承「我的大學成績不錯,但我唸的學校並非名校」,主持面試的教授回答:「我們不在意,反正我們也不知道台灣在哪裡」,那天他一共看到三位諾貝爾獎得主,連被介紹時握個手都感覺自己的手在顫抖。回顧在劍橋的日子,張文祥回憶說:「我看過甚麼是天才,所以我知道自己絕不是天才。但我何其有幸,能追隨這些人一窺天高!」

在劍橋留學的日子,張文祥可以每天泡在實驗室十六到十八個小時,追隨師長們研究遺傳性疾病,其他人做一個題目,他自願做三個,夜半時分和同儕喝咖啡腦力激盪辯論科學,是他至今仍深深懷念不已的最大樂趣,或許鞭策他的是台灣同鄉會其他留學生無心的一句話:「文化畢業的,也能到這裡(劍橋)?」

回台後,張文祥踏入癌症的研究,最近,他與國衛院同仁們針對當今市面上不同癌侵襲模擬實驗系統的主要缺失,設計了一套新的實驗系統。此系統除能提昇實驗的穩定度以及實驗數據的可信度以外,更針對國人特有的癌症,篩選出數十個值得深入研究的蛋白酵素基因。這當中,最令人意外的發現,莫過於少數幾個理應能抑制惡性腫瘤細胞的基因,反而被證明能大幅提昇癌細胞的侵襲能力。而原先以為能促進癌轉移的少數幾個蛋白酵素,卻反倒顯著抑制了癌細胞的侵襲與轉移。而這些新篩選而得之癌相關蛋白酵素與抑制劑基因的變異情形,或能作為未來臨床診斷癌症與預後的重要參考指標。

張文祥謙稱,台灣比他優秀的青年生物學家比比皆是,他只是運氣好,一路走來承蒙許多師長與貴人的提攜方能有今天的一小片天空。不過他笑說 如果二十年前有算命師算他會從事學術研究,他鐵定拆人家招牌,所以今後的二十年,他絕對不會再自我設限。

對於台灣這個研究環境,張文祥說他因為大學畢業後就出國,就連中研院也都是他返台到國衛院報到的第一天方才踏進,所以他對於台灣生醫學界的過去極為陌生,頂多只能從前輩的口中略知一二。倒是張文祥對於台灣時下缺乏宏觀規劃的科學教育感到憂心忡忡,畢竟一個科學家的成功是需要長時間的努力,然而當前期約式的選舉文化造就年輕人凡事只講求量化與虛張聲勢的浮華表面,張文祥擔心,再這樣下去,今後台灣欠缺的將不再是人才,而是人品。

現在的張文祥指導好幾位學生及助理。他說,大概是深受劍橋指導教授以及國衛院吳成文院長的影響,他面試年輕人根本不看他們的在校成績,他反而喜歡問一些奇奇怪怪的問題去試探這個人是否有自己的想法而非人云亦云。他尤其喜歡「不務正業」的學生,讀物理讀化工的想改讀生物,他都非常歡迎。張文祥說,台灣有的是聰明學生,但普遍被過度保護,從小照著父母親舖好的路走,一遇困難就逃避甚至放棄,沒有堅定的意志力,亦缺乏著獨立思考的判斷能力。他理想中的英才,倒是跟他很像。
《節錄自中央社陳清芳記者專訪報導;經中央社授權刊登 ;圖:張文祥(右一)94.1.17.受獎者合照》

人事動態
臨床研究組張堯助研究員到職

張堯博士自93年12月31日起就任為臨床研究組專任助研究員。

張博士畢業於台灣大學動物學系,2000 年於台灣大學微生物學研究所取得博士學位,隨後即留在台灣大學微生物學研究所擔任博士後研究員。張博士對於EB病毒 (Epstein-Barr virus)有多年的研究經驗,且研究成果非常豐碩,過去五年來,張博士已發表了8篇SCI論文,其中3篇是發表於J. of Virology或Laboratory Investigation等具有權威性的期刊。此外,張博士於2001年獲得台灣大學醫學院研究生優秀著作獎優等,並於同年獲得國家衛生研究院博士後研究學者獎助。

張博士於博後士研究期間主要研究計畫為:EB病毒溶裂期的基因表現調控、EB病毒感染初代上皮細胞之研究、鼻咽癌癌化因子的探討-細胞基因與EB病毒基因之特異表現。研究結果顯示EB病毒與一些衍生自淋巴球或上皮細胞的人類疾病(包括惡性腫瘤)密切相關,人體內EB病毒的再活化而進入溶裂期不但是罹病的高風險因子,也反映出較差的病程和療後,因此探討調控EB病毒再活化的機制和其溶裂期產物對宿主的影響,將有助於發展出針對此病毒預防與治療的策略。

國衛院臨床研究組於1997年成立,現今主要的研究主題為:(1)微生物研究諮詢實驗室、(2)致病菌抗藥性的機制與流行病學的研究、(3)台灣食品動物界與人類有關之抗藥性細菌監測及機制研究、(4)病毒蛋白的宿主細胞反應及病理生物學實驗室、(5)推行中醫傳統醫藥臨床試驗。未來針對EB病毒的臨床研究計畫有主要兩個研究方向,第一個研究方向為探討EB病毒再活化的機制及其影響,計畫內容有:上皮細胞中EB病毒再活化與宿主細胞的相互作用、Zta和Rta蛋白轉活化基因表現的機制。第二個研究方向為探討EB病毒再活化在與T淋巴球相關疾病上所扮演的角色,計畫內容有:T淋巴球中EB病毒再活化的研究、EB病毒再活化在血球吞噬症候群 (VAHS) 中可能扮演的角色。以張博士研究EB病毒多年的豐富研究經驗為基礎,張博士加入臨床組的腫瘤病毒學研究團隊,將能為國衛院臨床研究增加一份助力。
《文:黃偉亨;圖:張堯》

學術活動
特定團體愛滋防治白皮書成果報告公聽會(2005年2月3日)

時間:2005年2月3日(星期四) 報到時間:13:00起
地點:公務人力發展中心十四樓貴賓廳(台北市大安區新生南路三段30號福華國際文教會館)
主旨:
在台灣至今(2003)據全民健康保險局統計,每年台灣在愛滋病患照顧上,平均花費10574美元,估計以此速度累積至2010年,將會花費16億美元的社會成本損失。所以現今台灣政府與民間機構,做出許多努力,訂立各種防治策略及方法,但這種防治政策都由衛生署召集各相關工作同仁和與署內關係良好的專家學者,共同訂定愛滋病防治政策,但這卻導致每年感染愛滋病的人數不但沒減少,反而每年以15﹪的驚人成長率在增加當中。

在眾觀現今愛滋病防治計畫,發現到愛滋病防治推動工作範圍極廣,除了官方代表之外,更應結合民間團體與愛滋防治目標族群的意見,才能完成更完備並擴及各層面的防治白皮書。

所以本計畫打破傳統以官方、學者為主體的防治策略,而是以目標族群為主,包括青少年、同志、婦女、外籍配偶、性工作者、毒癮者、以及愛滋感染者,深入瞭解這些特定團體的想法與需求,並整理成特定團體之防治白皮書,提供給政府與民間機構參考。所以本計劃在為期九個月的努力之下,終於有具體成果,這本成果報告是第一本是顛覆傳統制定愛滋白皮書的方式,希望在公聽會中聽取各界更多寶貴的意見,所以召開此次會議,邀請您參與,希望能廣泛瞭解大家的想法。
參加對象及報名須知:
對愛滋防治相關政策有熱誠、有想法或有相關實務經驗的各界人士。請填寫報名表E-mail:sandy1219@nhri.org.tw或回傳(02)2655-8793國家衛生研究院完成報名手續,報名表請 上網填寫
主辦單位:國家衛生研究院
協辦單位:台灣愛滋病協會
《文:醫療保健政策研究組金家玉》