2017年5月21日 星期日

3D 列印卵巢

這好酷~ 這是美國西北大學的研究,他們用 gelatin 在玻片(glass slide)上列印出一小塊方形(15mm x 15mm)支撐體(scaffold),列印是像針織一樣一條條交叉,他們用了三種角度(30°, 60°, 90°),然後在印出來支撐體上打出 2mm 大小的洞,可以放進不同大小的濾泡,包括次級卵泡(secondary follicles, 150-180 mm in diameter)和未成熟的濾泡集結(immature follicles aggregates (< 100 mm)。卵巢濾泡是一堆細胞的集結,包含了卵母細胞、支撐卵子的細胞,還有生產賀爾蒙的卵囊(theca)。

他們把列印出來的 gelatin scaffold 放到 24-well 的 transwell,把從老鼠卵巢裡取出的濾泡(follicles)放進去培養,發現 30° 和 60° 的支撐體效果比較好,濾泡的支撐細胞會依附在 scaffold 上面,且濾泡可以在裡面培養到八天還存活。他們也檢測了濾泡的功能性,發現培養在 30° 和 60° 的支撐體的濾泡可以生產賀爾蒙,讓卵子成熟(MII eggs),並且成功排卵(ovulation)。

之後,他們試驗在老鼠身上。他們在每個 scaffold 裡面放入 40-50 個濾泡,包括有原始卵泡(primordial follicles)、初級卵泡(primary follicles)和次級卵泡,然後體外培養四天後植入沒有卵巢的老鼠體內(原本卵巢被手術取出),植入一個禮拜後,血管長入濾泡內供給氧氣、養分和運送賀爾蒙進去刺激卵子成熟。而後,被植入人工卵巢的母鼠和公鼠交配,三隻帶有人工卵巢的母鼠都順利懷孕並且生出一到兩隻小鼠。

可以看影片介紹:



雖然帶有 3D 列印的人造卵巢的母鼠可以成功受孕,但每胎生的小鼠比正常老鼠少(正常老鼠每胎有六到八隻小鼠),加上看起來即便有了人工卵巢,卵子還是要用別人的,不過如果是用 iPS cells 的話,沒有卵巢的還是可以生自己的孩子。

參考舊文:未來.... 我們可以把皮膚細胞變成小寶寶嗎?

用自身的細胞轉為 iPS cells,然後在體外引導分化成卵子,之前日本做到這個階段,如果在這個時候可以放到 scaffold 裡面培養,然後再植入老鼠體內,這樣子就算是沒有卵巢也能靠人造卵巢生出自己的小孩了吧?



Articles:

Science / 3D-printed ovaries restore fertility in mice

The Scientist / Mice Successfully Reproduce with 3-D Printed Ovaries


Paper:

MM Laronda, AL Rutz et al, A bioprosthetic ovary created using 3D printed microporous scaffolds restores ovarian function in sterilized mice. Nature Communications (2017)









2017年5月7日 星期日

人造子宮:Biobag

人造子宮哦哦哦~ 這個是為了要幫助早產兒。

賓州費城兒童醫院(Children’s Hospital of Philadelphia, CHOP)的外科醫師 Alan Flake 團隊在小羊在 125-140 天(gestation, term = 145 days)的時候剖腹產取出,放在生物袋(biobag)裡,裡面裝滿了類羊水的 amniotic fluid,利用 micropore filter 過濾 amniotic fluid 後再循環,然後幫小羊接葉克膜(ECMO)來提供小羊氧氣,第一次不夠成功,雖然有小羊可以在袋子裡面維持 108 個小時(維持時間範圍為 23-108 小時),但是有 sepsis 等等的情況。之後他們把把循環的 amniotic fluid 改成不停的換新的,這階段實驗的五隻小羊為 120-125 天時放到 Biobag 裡,其中一隻羊在裡面維持了 288 小時(9.5 天;end at 120-132 gestation days)後,出來可以自然呼吸,目前已活到一歲。

羊的孕期(gestation days)約為 138-159 天,平均為 147 天。小羊在 110 天(gestational age, GA)的時候(相當於人類 23-24 週)是肺臟發展時期,他們在 106-113 天的時候把小羊放到 Biobag 裡面,然後把輸氧的接到小羊的臍帶讓心臟自己循環血裡的氧氣,試驗的五隻小羊在 Biobag 裡維持了 13-26 天。他們預計在三年內把這個應用在人類早產兒上面。

CHOP 自已有弄了一段影片介紹這是怎麼運作的。





原論文:EA Partridge et al, An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb. Nature Communications (2017)









2017年5月6日 星期六

關於自閉症 ASD (Autism Spectrum Disorder)

(2014 年舊文)

禮拜三去聽了一場 UBC LSI 辦的關於自閉症的公開講座,主要是介紹他們和政府目前在推的自閉症計畫 iTARGET (Individualized Treatments for Autism Recovery using Genetic-Environmental Targets),也即將在溫哥華的 Richmond 建一個自閉症社區,預計於 2016 年完成。這個計畫主要是由 UBC 和 Western Univeristy (a.k.a. University of Western Ontario) 的二十一位研究者組成的一個核心組織,專業領域包含了基因(genetics)、腦神經科學(neuroscience)、微生物生態(microbiome)等基礎科學研究和臨床研究。

以下是一些筆記和資訊。


》何謂自閉症(Autism)?

(General term of) Complex disorders of brain development

自閉症是一種複雜的腦神經學學疾病,主要是發生於腦部發育,集合名稱為 Autism Spectrum Disorder (ASD),包含輕重不一的各種病症,亞斯伯格症(Asperger's Syndrome)是其中較輕微的一種。


》致病因素:

* 遺傳:雙生和家族研究發現有 92% 是遺傳(非百分之百,表示也有環境因素所造成),主要是因為基因突變(mutation)、多出某個基因(duplication)或少掉某個基因(deletion),大概有五百多種致病基因(genetic variation),例如其中一個重要致病基因是 SHANK3 (Chromosome: 22q13.3)。

* 環境:母親懷孕時期或生產過程(例如母親長期暴露在抗生素環境中,導致腸道細菌有抗藥性,或是母親長期處於壓力下改變了陰道的菌落生態,而這些菌落在生產過程中帶到小孩體內。)

註 1:通常不是只單一基因造成的,而是多個基因,或是基因加上環境因素集合在一起而致病,每個人的致病因素都不一樣,也因此造成診斷和治療上的困難。

註 2:通常兄弟姊妹中,一個有,另一個有的機率也很高。同卵雙生中若一個有 ASD,另一個有的機率為 36-95%。異卵雙生一個有 ASD,另一個有的機率為 0-36%。非雙生兄弟姊妹,第一個有 ASD,第二個有的機率為 2-18%。


》症狀表現時間:

兩到三歲(三歲以前)就會出現自閉症徵狀,但是大部分孩童都到三、四歲才被診斷出來,研究顯示兩歲診斷出來的結果已經是可信的。(Most children are not diagnosed until age 3 or 4; yet research has shown that a diagnosis at age 2 can be reliable, valid and stable.)


》診斷困難:

* Lack of effective diagnosis methods (因為症狀多樣,每個人都不同,所以目前沒有有效的診斷方法。)
* Late diagnosed: rarely before 3-yr, usually > 6.5 yr-old (很少在三歲以前診斷出來,大多是六歲半之後才發現有自閉症。)


》行為上的徵狀包括(但不限於下面幾種):

* No babbling by 12 months. (一歲大時還不會發出嬰兒胡言亂語的聲音)
* No gesturing (pointing, waving, etc.) by 12 months. (一歲大時還沒有各種手勢)
* No single word by 16 months (十六個月大時不會發出單字)
* No 2-word phrase by 24 months (兩歲大時不會發出兩個字的詞)
* Repetitive behavior (重複性的動作/行為)
* Social impairments (社交困難)
* 外觀上的表現(例如細長眼、大手掌、寬眼距等等)

註3:每個人的症狀都不同,不會有兩個人有完全相同的症狀。


》族群表現分類成兩種:

1. 複雜型(complex autism):佔了自閉症族群的 20%,症狀較嚴重,例如低智商、常抽蓄(seizures)、MRI 腦部診斷異常等等,通常女性多於男性。

2. 簡單型(simple autism):較多為遺傳,常見於兄弟姊妹和家族之間,男性多於女性。


》生理上的徵狀:

* GI problems (腸道問題): carbohydrate digestion (碳水化合物的消化)
* Defects in immune system (免疫系統問題)
* The majority (62%) of children with ASDs do not have intellectual disability. (大約有六成二的自閉患者不會有智商上的問題)
* About 40% have average to above average intellectual abilities. (大約有四成的人會有正常人或是高於正常人的智商)
* About 25% of individuals with ASD are nonverbal but can learn to communicate using other means. (大約有兩成五的自閉症患者有發音困難,但是可以用其他方法學習溝通。)

註4:患者的 gut microbiome 也和常人不同(可能是因為抗生素或其他環境因素所造成的,見上面致病因素解說),UBC 的教授 Dr. MacFabe 發現自病症患者腸道內某些有抗藥性(antibiotic-resistant)的細菌(例如 Clostridia),在分解碳水化合物的過程中產生的 propionic acid (PAA) 會干擾和影響腦部發育和功能,被餵食 PAA 的老鼠會忽略其他老鼠的存在,因此他們在研究看能不能用改變菌落生態的方法來治療。


》腦部症狀:

* Larger brain
* Lack of connectivity between brain regions
* Increased connectivity within brain regions
* Excitatory activity > Inhibitory activity: cause of seizures
* White matter disorder

註5:在孕期(trimesters)就可發現腦部發展有異常變化。


》費用:

* Estimated 3.2 million over a life time per person (自閉症患者一生花費估約要三百二十萬加幣)


》治療

目前方法有靠藥物和改善飲食,但因為每個人的致病因子不一樣,有的方法對某些病患有效,但對某些病患沒效。自閉症和糖尿病一樣,只能控制但無法根治。


》自閉症患者逐年增加

2001: 1 in 250
2007: 1 in 150
2014: 1 in 88

預計未來五年內會是 1 in 54

註5:男生比女生多五倍(boy: 1 in 42)


》BC Facts:

* 目前估約 BC 省有 56,000 名自閉症患者
* 估約 BC 省有 8,500 名孩童和青少年被診斷為 ASD 患者,其中超過 1,000 名是零到六歲,超過 7,500 名是六到十八歲。
* 自閉症計畫估計所需經費為 33 百萬,其中 BC 省政府會提供 20 百萬,剩下 13 百萬由私人贊助。

"$20 Million has been secured from the Government of British Columbia toward capital costs. Of the $13 million to be raised from private sources, $8 million will cover the remaining building costs, and a further $5 million will seed the Centre’s operating endowment." (PAFC)


》自閉症的發現

自閉症在它被命名之前就已經存在,只是以前都被誤診,直到 1801 年一名法國的年輕醫師 Jean Marc Itard 開始診斷並記錄一位叫 Victor 的男孩。這位男孩生活在森林之中,不知從何而來,因而被稱為 "The Wild Boy of Aveyron"。他的生活和行為在當時被視為異常,輾轉經過幾人之手後,最後被 Itard 收養和治療。

Autism 這個字第一次被使用是在 1919 年,當時一位瑞士的精神科醫師 Eugen Bleuler 在為一位精神分裂患者診斷時,用 autism 來形容他的症狀:自我中心的思考、離群索居、不被外界所影響。之後自閉症的重大進展開開始於 1943 年,當時一位猶太裔美國籍醫師 Leo Kanner 診斷了十一位有類似行為模式的小孩 -- 天生不善於和人群接觸,並且發表了一篇論文。

同時間於 1944 年,奧地利醫生 Han Asperger 也診斷了四名有自閉症狀的小孩,他稱他們為「小教授」(litter proferssors),因為他們可以對他們有興趣的事物做詳盡的解說,幾年之後,Asperger 發現這些小孩不但有特別的天資,而且在長大後有不凡的成就,其中一位(Elfriede Jelinek)甚至得到諾貝爾文學獎,亞斯伯格症(Asperger's Syndrome)便是由此而來。

"In 1944 and on the other side of the world, Austrian psychiatrist Hans Asperger independently described four children with “autistic psychopathy in childhood”. Asperger called these four children "little professors" because of their ability to talk about their favorite subject in great detail. Over time, he noticed that many of the children he identified used their special talents in adulthood and had an excellent career. One of them became a professor of astronomy and solved an error in Newton’s work. Another went on to win a Nobel Prize in literature. Asperger’s descriptions formed the basis of what is known as Asperger’s syndrome or “high functioning autism” today." (PAFC)


》演講影片




》參考資料(References)

* PAFC (Pacific Autism Family Centre)
* Spotlight on the Gut Bacteria-Brain Connection in Autism
* NINDS - Autism Fact Sheet

很久以前寫過的,翻譯美國科學人的關於自閉症的文章:[SciAm] 自閉症









四個關於疫苗的迷思

這個月 Science 主打疫苗的議題,這篇寫了關於疫苗的迷思和其來源 [1],這邊整理一下。

迷思一:疫苗會造成自閉症嗎?

1998 年的時候,英國的醫生 Dr. Andrew Wakefield 在 Lancet 發表了一篇論文說三合一疫苗(measles, mumps, and rubella; MMR)會引發自閉症,但是在 2004 年的時候一位記者 Brian Deer 揭露 Wakefield 有利益迴避(conflicts of interest)的問題,因為那時 Wakefield 正在申請麻疹疫苗的專利。之後,2010 年時 Lancet 把他 1998 年那篇論文撤了,英國的醫療議評會(General Medical Council)也吊銷了他的醫師執照。

目前並沒有證據顯示 MMR 會造成自閉症。2015 年的一個大數據分析,比較了有打疫苗和沒打疫苗的小孩,發現兩者間自閉症的比例並沒有差別,表示疫苗和自閉症並沒有關係 [2]。

迷思二:疫苗裡的水銀是神經毒(neurotoxin)?

2005 年的時候,美國的環境律師 Robert F. Kennedy Jr. (甘迺迪總統的外甥)發表了一篇文章說疫苗裡面的含汞物質 thimerosal (用來當防腐劑)會對腦部有影響,例如會造成自閉症。但其實從 2001 年起,thimerosal 已不被用於兒童疫苗中,CDC 的疫苗安全室主任 Frank DeStefano 表示,如果 thimerosal 會造成自閉症,那 2001 年之後自閉症兒童的人數應該會大減,但是並沒有。CDC 和 WHO 表示並沒有證據顯示疫苗中的 thimerosal 會對兒童的健康造成影響。

迷思三:拿掉疫苗中的汞會對小孩比較好嗎?

我覺得這個的標題和內容沒太大關係,和上一點的內容比較有關。那這個迷思主要說什麼呢?2000 年代中期的時候,美國一位醫生 Mark Geier 提出了汞和睾酮(testosterone)的相互作用會造成自閉症的症狀,所以認為疫苗內的汞會造成自閉,但這在這點裡不算是重點。

Geier 發現他的自閉症患者(兒童)有早熟的現象,認為是因為汞和睾酮的相互作用造成的兒童早熟(precocious puberty),於是研發了一種治療方法來治療自閉症,就是每天注射 leuprolide (Lupron) 和 chemical chelation。Leuprolide 是 GnRH receptor agonist,會降低體內性賀爾蒙(estradiol, testosterone)的生產量,通常被用來治療前列腺癌,也被用來化學閹割(chemical castration)性騷擾犯。Chelation 的意思就是螯合金屬物質,包括汞,通常用來治療重金屬中毒。雖說這個治療方法(又稱 Lupron protocol)是用來治療自閉症,但 leuprolide 本身也帶有引發癲癇(seizure)的風險,而癲癇同樣是自閉症的症狀之一。馬里蘭州的醫委會在 2011 年調查時表示用 Lupron protocol 來治療自閉症是有問題的,同時也吊銷 Geier 的醫師執照。

我猜這點想說的是用 chelator 去除汞這件事是否有比較好?但重點並不在去除汞,而是 chelator 不只會去除汞而已,而是體內所有的金屬,包括 Mg2+ 和 Ca2+ 這兩個在生體機能中很重要、不可或缺的金屬離子。

迷思四:分開打疫苗對兒童比較好

有人認為在兩歲以前要打完十四種疾病的疫苗太密集了,小孩的免疫系統可能會負荷不了,也可能對小孩的發育和健康不好。不過專家認為,小孩就算沒打疫苗,每天接觸的病原就很多了,疫苗帶的抗原相比之下算少的了,如果小孩的免疫系統每天都能對付那麼多病原,那怎麼會負荷不了疫苗。在 2015 年的一項調查裡,534 位小兒科醫師和家庭醫師中,只有 1% 認為疫苗不要在短時間內打好幾個。



References:

1. Science / Four vaccine myths and where they came from (2017)

2. A Jain et al, Autism Occurrence by MMR Vaccine Status Among US Children With Older Siblings With and Without Autism. JAMA (2015)