【科普文分享】有個「壞咗」的免疫系統,可以點?/韋文曦
//48 年前,大衛凡特 (David Vetter) 在美國德州出生。一個孩子來到世上,本來是一件美麗的事情。不幸的是,醫生發現大衛患上一種名叫 SCID-X1 (下稱 SCID)的罕見疾病。 SCID 的全名是嚴重複合型免疫缺乏症 (X-linked Severe Combined Immunodeficiency) ,顧名思義這是一種與 X 染色體有關的遺傳疾病。根據美國國家衛生研究院的統計, SCID 發生的機率為五萬到十萬分之一。
患上 SCID 的原因是 X 染色體中的 IL2RG 基因產生突變,令到患者無法產生正常水平的免疫細胞。免疫細胞的主要作用是保護我們抵抗細菌及病毒等微生物 。萬一保護系統失效,我們便容易受到感染,甚至死亡。由於男孩只有一條 X 染色體,因此只有男孩才會患上此病。大衛的哥哥同樣患上 SCID ,他出生後七個月便死亡。
大衛患上 SCID 的那個年代,骨髓移植是其中一種醫治方法,但少於五分之一的病人合適使用這種療法,而其他人的骨髓移植亦有排斥的風險,為了保護大衛免受感染,醫生只能在他出生後不久把他放在一個與外界隔絕的塑膠帳蓬內。他的食物、日常用品,甚至受洗的水都必須經過消毒。父母若要接觸他,也只能透過連着塑膠帳蓬的膠手套和他握握手。他學習的時候、看電視的時候、玩玩具的時候也在塑膠帳蓬內。大衛自此有了個別名「泡泡男孩 (Bubble Boy) 」。有見及此, NASA 更設計了一套像太空衣的保護衣,讓他可以暫時離開塑膠帳蓬出外走動。
大衛最後接受了改良的骨髓移植方法並接受姊姊的骨髓,但是姊姊的骨髓並非完全吻合。他最後不敵病魔,終年 12 歲。
大衛的墓誌銘上面有一句是這樣寫著:
他從未接觸過這個世界 (He never touched the world)
大衛死後的這數十年,醫學技術發展得相當快,其中一種技術叫做 「基因治療」。基因治療的原理,簡單來說,是把正常的基因放入細胞,從而代替有問題的基因,藉此能治療疾病。儘管這幾十年來基因治療發展非常快,但技術上仍未盡完善。 SCID 的基因治療要麼令部分患者患上白血病,要麼只是回復患者部分的免疫系統。因此仍在試驗階段,並不能稱得上十分成功。
最近美國的 St. Jude’s 兒童硏究醫院及加州大學舊金山分校進行了一項雙中心的臨床試驗。新的療法為了減少癌症發生的可能性,科學家改良了基因載體的設計,加入正常 IL2RG 的 cDNA (互補 DNA)。他們利用改良且無害的病毒作為工具,輸送正常 IL2RG 基因到患者骨髓中的血液幹細胞,而這個程序必須經過非常嚴格的規定和程序才能輸入病人的身體。另外,他們也加入低劑量的化療藥物,以幫助改良過的血液幹細胞在骨髓中能建立新的血液細胞。
雖然這項臨床試驗規模較少,但結果卻令人非常鼓舞。八個小孩都能生產健康水平的免疫細胞 。臨床試驗進行平均 16.4 個月的跟進,所有患者都有正常的生長。部分患者之前的病毒感染更已被淸除。八個小孩當中,七個小孩的體內在兩至四個月內已發現有 T 細胞, B 細胞也在兩個月內回復正常水平。四個小孩隨後更接受了破傷風、白喉、百日咳、小兒麻痺症及肺炎球菌的疫苗注射。三個受注射的小孩對小兒麻痺症有抗體反應,兩個小孩更對其他四他四種疫苗有抗體,意味著他們已重組了有效的免疫反應。被醫治的小孩在兩年內也沒有發現白血病。隨著技術的進步,這次的基因治療方法似乎較過往的技術更安全及有效。當然,治療是否完全成功,大概要一段長時間的觀察才有結論。
如果大衛能晚二十年出生,或許現代醫學技術能醫治他的疾病。大衛在這樣一個特別的環境下堅忍地生活了 12 年。他的故事,後來更被拍成電影。「他從未接觸過這個世界。 (He never touched the world.) 」大衛的墓誌銘這樣寫著。但墓誌銘還有另外一句: 「但世界都被他感動。 (But the world was touched by him.) 」//
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移民火星—科幻作品怎麼說?(中)
麥特戴蒙要如何在火星求生?
在上次,我們為大家介紹眾多的火星科幻作品
但隨著科技發展,對火星的認知越來越清晰
哪些作品較符合科學性?
能讓我們對移民火星有更深入的認識?
安迪‧威爾的《火星任務》絕對是一時之選
該書改編的同名電影,麥特‧戴蒙領銜主演
由於原作者本身扎實的科學背景
加上寫作時力求科學正確
這本書幾乎涵蓋了所有早期火星移民者可能遇到的困難
並提出了以現有或近未來技術可以達成的解方
接下來我們就以書中主角:
史上最衰的遇難者馬克‧瓦特尼所面臨的挑戰
來推測真實世界的火星移民該如何進行
首先,當瓦特尼第一個面臨的問題就是「呼吸」
火星大氣極為稀薄,平均氣壓僅有地球的0.6%
加上高達95%的二氧化碳濃度
讓人類幾乎不可能直接在大氣中呼吸
因此「充足的空氣」是火星拓荒者必須要準備的
除了生存必須的氧氣
還需要攜帶氮氣來避免高濃度氧氣中毒
而在氧氣無法無上限攜帶的狀態下
拓荒者也要準備可以製造氧氣的裝置
而其來源最好是還原二氧化碳
如此一來不但可以建立一個完整的循環
甚至可以大幅降低攜帶的氧氣量
直接利用火星大氣中的二氧化碳生成所需的氧氣
極端的低壓也代表火星上的建築物、交通工具
甚至太空衣都必須完全密閉
並且擁有足夠高的結構強度和盡可能低的質量
以在最低酬載量下確保太空人所在環境的氣壓穩定
並降低發生爆炸性失壓的可能性
在費盡力氣逃回基地後,瓦特尼之所以能順利活下來
是靠著功能完善的居住艙提供了適宜人居的環境
居住艙除了確保他可以正常呼吸
也讓他不會在寒冷的火星上受凍
作為火星拓荒者,克服呼吸問題後
「低溫」就是他們要面對的第二項挑戰
因為與太陽的距離較遠
火星表面從太陽接收到的能量每平方公尺
最多僅有約590瓦(地球則是每平方公尺超過1000瓦)
加上稀薄的大氣無法提供足夠的保溫效果
火星地表的平均溫度僅有-55℃左右
差不多是地球南北兩極冬天的氣溫
為了保持建築物內部與人員的溫暖
火星基地必定得使用「隔熱材料」與「加熱裝置」
前者包含建材與衣物,在維持隔熱效果的同時盡量降低質量
後者則必須利用燃燒以外的加熱原理(如電熱或放射性物質衰變熱)
不但降低危險性也減少資源─尤其是氧氣─的消耗
對火星拓荒者來說
確定能在火星上活著只是第一階段
「活下去」才是移民是否成功的關鍵
下週我們將介紹更為重要的移民關鍵「能源」
讓我們繼續和最常被拯救的男人
一同在火星上冒險吧!
#超知識 #火星任務
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