狗狗檢驗肺癌成功率達97%

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撰文|陳敦理

●肺癌診斷與困境

肺癌是肺、氣管或支氣管細胞發生異常分裂增生形成惡性腫瘤,與良性腫瘤不同的是惡性腫瘤生長不受限制,會透過淋巴、血液等轉移入侵、破壞身體其他器官,即使開刀切除仍可能復發。肺癌按照其病理組織不同分成非小細胞(non-small cell) 癌和小細胞癌兩大類。非小細胞肺癌生長轉移速度較慢,約佔所有肺癌的 85-88%,小細胞肺癌生長快速,約佔 15-20%。病患若罹患肺癌早期診斷出來並接受治療存活率最佳,以低劑量電腦斷層掃描 (Low-dose computed tomography,LDCT) 檢驗肺癌雖然比傳統胸部X光加上痰液檢驗更有效,卻有費用昂貴、長期追蹤輻射暴露劑量高、準確度仍不足、過度診斷等問題。除此之外肺癌早期症狀不明顯,等到身體出現異狀就診時巳經相當嚴重或轉移,再來健康醫療體系延誤治療的問題也逐漸浮上檯面。

加拿大廣播公司CBC新聞報導居住在加拿大新斯科細亞省 (Nova Scotia) 一名三十三歲婦女 Inez Rudderham 在網路上傳影片以自身經驗哭訴該省民眾面臨重大健康危機。Rudderham 自己當初因身體不適就診卻苦等兩年才輪到她看診,期間曾三度到醫院急診求助卻無人理會,等她做完檢驗發現巳經癌症第三期。如果有一款平價、準確的癌症檢測包,只要呼上幾口氣不用幾分鐘就能知道結果便可以防止類似憾事發生。好消息是這並非電影情節,科學家巳經著手研究讓狗狗嗅聞出肺癌,並取得進展。

●狗的嗅覺

動物為了生存演化出許多令人嘆為觀止的能力,像是蛇可以偵測動物發出非常微弱的紅外線來捕獵、蝙蝠靠著發射、探測超音波來飛行和捕抓昆蟲。美國伊利湖骨科醫學院 (Lake Erie College of Osteopathic Medicine) 教授Thomas Quinn和研究團隊最後在眾多動物中選擇狗,因為歷史上人們培育訓練獵犬在打獵時單單憑著若有似無氣味搜捕獵物、現今也在機場行李中穿梭查緝危禁品。哺乳動物的嗅覺是由偵測空氣中化學分子產生。鼻腔上層表皮佈滿嗅神經元,當空氣中化學分子與位於嗅神經元纖毛細胞膜上特殊接受器結合後,產生神經訊息動作電位,經過大腦嗅球在腦中產生嗅覺。可能是狗的嗅覺上皮(olfactory epithelium) 與嗅覺接受器 (olfactory receptor) 比人類分佈更廣、狗呼氣時讓空氣停留鼻腔的時間比人類更長,再加上小獵犬有將近2.3億個嗅覺接受器,而人類只有500萬個,狗嗅覺靈敏比人類好上一萬倍。

●小獵犬辨識肺癌

研究團隊先花費兩個月訓練四隻小獵犬來分辨氣味,除了其中一隻因為對分辨氣味興趣缺缺而沒有繼續參加之外,其他三隻小獵犬在訓練完成都可以只憑氣味正確分辨罹患非小細胞肺癌病患與健康受試者的血液檢體。接下來他們把所有收集到包含罹患非小細胞肺癌病患與健康受試者的血液檢體都集中到同一個房間,擺放在小獵犬可以輕易嗅聞氣味的高度。接下來實驗是以雙盲試驗來進行,負責操作的研究員和小獵犬都不知道血液檢體是否來自肺癌病患。實驗進行時當小獵犬聞到檢體中肺癌氣味時就會立刻坐下來,而聞不到肺癌氣味時就繼續前進。結果是這些小獵犬成功分辨出罹癌病患與健康受試者的血液檢體,特異度 (specificity) 高達97.5%,靈敏度 (sensitivity) 96.7%。Quinn教授指出這是個好的開始,然而接下來還有堆積如山的研究等著他們。

研究團隊也訓練小獵犬分辨乳癌和直腸癌,不同的是這次牠們只會聞病患的呼氣檢體,這些呼氣檢體是研究團隊讓自願受試者呼氣到特製口罩收集而來。即使這份研究還沒有刊登在期刊或網路上,結果仍然支持小獵犬優異的癌症偵測力。接下來研究團隊準備將從癌症病患收集來的檢體更進一步分離,目標是讓分離出來的檢體只含有特定的生物標記 (biomarker)。這樣他們就能訓練小獵犬來辨識與癌症有關的特定症狀。到目前為止小獵犬以天生絕佳嗅覺檢測癌症勝過人類最先進科技,不過一旦科學家弄清楚牠們是怎麼辦到的,很快就能迎頭趕上。研究團隊最終目標是研發出平價、準確、靈敏的癌症檢測包,到時候病患只要呼幾口氣就可以完成檢測。

 

參考資料:

1、Junqueira H, Quinn TA, Biringer R, etc. Accuracy of Canine Scent Detection of Non-Small Cell Lung Cancer in Blood Serum. J Am Osteopath Assoc. 2019 Jun 17.
2、劉劍英。認識肺癌。林口長庚紀念醫院癌症中心。
3、熊佩韋。我該做肺癌低劑量電腦斷層篩檢嗎?癌症新探86期。2018。

 

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