Quyen Nguyen 談利用顏色導航的外科手術

Quyen Nguyen: Color-coded Surgery

到目前為止,外科醫生均藉由將不同組織以顏色明白標示的教科書學習,但組織的真實面貌並非如此。在TEDMED中, Quyen Nguyen展示了如何利用分子標記使腫瘤發出綠色螢光,準確地指引外科醫生下刀位置。

講者介紹

Quyen Nguyen

Quyen Nguyen利用只會使腫瘤發光的分子探針,做為輔助外科醫生進行手術的非凡工具。

Quyen Nguyen博士與諾貝爾化學獎得主錢永健博士 (Dr. Roger Tsien)合作研究的重點是研發螢光探針來為外科手術作精細的分子導航。他們的第一個合作成果是一種能使腫瘤外緣發出螢光或「發亮」的「智慧型」探針,使外科醫生更容易辨識並準確地切除腫瘤。他們最近的合作研發出另一種探針,它能使神經纖維「發亮」,幫助外科醫生修復受傷的神經,同時避免手術中不必要的誤傷。 Quyen Nguyen是加州大學聖地牙哥分校的外科手術教授及顏面神經診所主任。

譯者介紹

翻譯人員洪曉慧

繁體編輯朱學恒、洪曉慧

簡體編輯朱學恒、洪曉慧

檔案後製處理洪曉慧、謝旻均


Quyen Nguyen 談利用顏色導航的外科手術

  • 我今天要和你們談談醫學界一個最大的迷思,那個迷思就是,只要我們能有更多的醫學突破,之後所有問題都能迎刃而解。我們總喜歡幻想,有個獨行俠似的發明家,某個深夜在實驗室裡做出一項驚天動地的發現,就這樣,一夜之間改變了一切。這情景很動人,但事實並非如此。實際情況是,當今的醫療工作是一項團隊行動,從許多方面來說,一直都是如此。我想與大家分享一個故事,這是我在工作上的深刻體驗。

    我是一名外科醫生,外科醫生跟光一向有一種特殊關係。當我在病人體內切了一個開口時,只見到一片漆黑,我們須要靠光的照明才能看清自己在做什麼,這就是為什麼古早以來手術總是在相當早的清晨開始,以利用白晝這段時光。如果你看一些早期手術室的歷史圖片,它們總是設在建築物頂端,例如,這是西方世界最古老的手術室,位於倫敦,這間手術室事實上設在一座教堂頂端,好讓陽光射進來。這張圖片是美國最著名的醫院之一,波士頓的麻省總醫院。你知道手術室在哪裡嗎?在這裡,位於有很多窗戶採光的樓頂上。

    現今,在手術室裡,我們不再需要依賴陽光;因為我們不再需要依賴陽光,我們有特別為手術室安裝的燈光設備,我們有機會為手術室添置其他類型的燈光,一種能讓我們看見目前肉眼無法看見之物的燈光設備,我想這就是螢光的神奇之處。

    我不妨從頭說起吧!當我們還在唸醫學院時,我們用像這樣的插圖來學解剖學,圖中一切都用顏色標明,黃色是神經,紅色是動脈,藍色是靜脈。還真容易,每個人都能當外科醫生,對嗎?然而,當我們面對手術檯上的病人,進行跟插圖中一樣的頸部解剖時,才發覺要分辨不同結構並沒有那麼容易。過去幾天我們已聽說過,目前癌症治療仍是個緊迫的難題,我們的當務之急是盡量保住病人生命,如果我們能盡早發現癌症,就可盡早以外科手術摘除病人的癌細胞,我不在意癌細胞裡有什麼基因或蛋白質,它已被丟進垃圾桶,手術完成,癌細胞切除,病人得救。

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  • 這就是我們對付癌症的方法。我們盡力而為,根據我們所學,也根據癌的外觀及觸感,以及它與其他結構的關係,還有我們的臨床經驗。我們會說,你知道嗎?癌症沒啦!手術圓滿成功,我們切除了癌細胞。當病人還躺在手術檯上時,外科醫生在手術室中總是這麼說。但事實上我們並不知道癌細胞是否完全被切除,事實上我們必須從病灶採取樣本,然後送到病理實驗室檢驗。這時病人仍躺在手術檯上,護士、麻醉師、醫生和所有助手們一起等待著,等待病理師收到樣本,將它冷凍及切片,在顯微鏡下一片片仔細檢視,然後將結果用電話通知手術室。每一件樣本大約需費時二十分鐘,所以如果你將三個樣本送去檢驗,一小時後才能得知結果。病理師常會這麼說,「知道嗎?AB兩處沒問題,但C處樣本還有癌細胞殘留,請你們將該處切除。」因此我們再拿起手術刀,重複以上步驟。

    當全程結束後,病理室說,「沒事了,我們認為腫瘤全切除了。」但經常在幾天後,病人已經回家了,我們會接到一通像這樣的電話,「抱歉,當我們檢查最後的病理報告,看完最後一個樣本時,事實上我們發現有幾處樣本的邊緣地帶呈陽性反應,你病人體內還是有癌細胞。」所以現在你首先面臨的是,得對病人說,也許他們須要再次動手術,或須要接受更多的治療,例如放射性療法或是化療。所以如果你可以確實分辨,如果外科醫生可以在動手術時分辨是否還有癌細胞殘留,不是更好嗎?我的意思是,以許多方面來說,我們目前仍處於在黑暗中摸索動刀的階段。

    所以在2004年,當我仍是一位外科住院醫師時,非常榮幸地遇見了錢永健博士,他是2008年諾貝爾化學獎得主。錢博士和他的團隊當時正研究如何檢測癌細胞,他們合成了一個非常巧妙的化學分子,這個分子有三個部份,藍色部份是最重要的,它是一種聚合陽離子,基本上它能吸附在體內每一種組織上。

    所以想像你製備一種充滿這種黏性分子的溶液,將它注射到癌症病人的血管中,那麼身體裡每個組織都會亮起來。它沒有專一性,無法分辨正常細胞和癌細胞,所以他們在其上添加了兩個部分,第一部份是一種聚合陰離子,基本上它的功用就像非黏性背膠,所以當兩種離子結合時,分子呈中性,不會吸附任何組織。這兩個離子被某種只能被右式分子剪刀剪斷的分子連接在一起,例如腫瘤分泌的某種蛋白質分解酶,所以在這種情況下,如果製備一種溶液,其中混合了這種三合一分子及會發出綠色螢光的染劑,你將它注射到癌症病人的血管中,正常組織細胞無法將它剪斷,這個分子會經由代謝排出體外。但若體內有腫瘤存在,它分泌的分子小剪刀就會在切割點切斷這個分子,然後,蹦!這個腫瘤被染劑標記而發出螢光。

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  • 這是一張神經被腫瘤包圍的範例圖,你看得出腫瘤在哪裡嗎?我無法在進行手術時分辨出來,但它在這裡,發出螢光,呈現綠色。瞧,現在每位觀眾都能看出癌細胞在哪裡。因此我們在手術過程中能看出癌細胞的位置,以及醫生該做什麼處理,及切去多少組織才能將它切除乾淨。最奇妙的是,螢光不但很亮,事實上它也能透出組織。螢光散發的光芒可透出組織,所以即使腫瘤並非位於表層,你依然可以看見它。

    你可以在這部影片中看見,腫瘤是綠色的,腫瘤上方是正常肌肉組織,看見了嗎?現在我將肌肉撥開,但在我將肌肉撥開之前,你已看見藏在下面的腫瘤,這就是利用螢光分子標示腫瘤的妙處。你不但能清楚辨視出腫瘤的邊緣,即使它不在表層,你也能看見它,即使當它落在視野之外時,它也能標示已擴散到淋巴結的癌細胞。

    前哨淋巴結廓清術確實改變了乳癌和黑色素瘤的治療方式,以往乳癌病人必須接受非常傷元氣的腋窩淋巴結廓清手術,但當前哨淋巴結廓清術成為療程的一環之後,基本上外科醫生只尋找單一的癌症引流淋巴結。假如淋巴結中有癌細胞,病人將接受腋窩淋巴結廓清術,也就是說,假如淋巴結沒有癌細胞,病人就不需接受不必要的手術。

    但目前前哨淋巴結的治療方式就像拿著地圖按圖索驥,就像在高速公路上開車,想知道下一個加油站在哪裡,地圖只告訴你它在路的前方,不會告訴你加油站是否還有汽油。你必須將它取下、帶回家、打開看看裡面,才能說,「啊!還有油。」,這太費時了。病人還躺在手術檯上,麻醉師、醫師也得在一旁等候,這太費時了。

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  • 利用這個技術,我們立即就能辨別。你們可以看見這一大堆小圓球,有些是腫脹的淋巴結,看起來比其他組織稍微大些。誰在感冒時淋巴結不會腫脹?這並不代表其中有癌細胞。利用這個技術,外科醫師一眼就能辨別哪個淋巴結含有癌細胞。我就不再深入探討這個部分了。但我們的技術除了可以用螢光標示腫瘤及癌細胞轉移的淋巴結外,還可將這個巧妙的三合一分子加上釓,用於進行無創傷性診斷。例如病人得了癌症,你想在手術前知道淋巴結中是否有癌細胞,可藉此利用核磁共振顯影術得知。

    因此,進行外科手術時,知道該切除什麼是很重要的。但同樣重要的是保留那些有重要功能的組織,所以避免不必要的誤傷非常重要。現在我要談論的是神經。如果神經受傷了,可能導致癱瘓,引起疼痛。以攝護腺癌來說,多達百分之六十的病人在手術後可能發生尿失禁和性無能,很多人對這些問題深感苦惱,這些情況甚至發生在所謂神經保留式手術中。這是指外科醫生注意到這些問題,盡量避免傷害神經。

    但你知道嗎?這些神經非常纖細,在攝護腺癌中根本無法看見,只能根據已知的血管解剖路徑追蹤它們的位置。能知道這一點是因為目前我們仍在進行這方面的研究,這意味著我們仍在探索它們確切的位置。多麼瘋狂啊!我們進行外科手術,試圖切除癌細胞,卻不知道它在哪兒;我們試著保留神經,卻看不見它們在哪兒。

    所以我想,如果我們能想個辦法,用螢光標示神經的位置,不就太好了嗎?起初這個想法沒得到太多的支持,人們說,「我們多年來都這麼做手術,有什麼問題嗎?我們沒看見很多併發症啊!」但我還是堅持從事這項研究。我得到錢博士的協助,他帶著整個團隊一起參加,再一次地,這是一項團隊合作,最後我們終於發現了能準確標示神經的分子。我們將它配成溶液,加上螢光標籤後注射到小白鼠體內,牠們的神經成功地亮起螢光,因此你能看見它們的位置。

    這張圖顯示的是小白鼠的坐骨神經,粗大的部份顯而易見,但它的尖端處,我正在解剖的位置,事實上有一些非常纖細的分叉神經,肉眼無法看見。你們可以看見,它們就像女妖梅杜莎的蛇髮。我們能看見各種神經,控制臉部表情、顏面運動和呼吸的每一條神經,以及攝護腺周圍控制排尿的神經,每一條都清晰可見,當這兩種探測分子加在一起時。這是腫瘤,你們能看清這個腫瘤的外緣嗎?現在你們能看見了。至於那些腫瘤中的神經呢?白色部份清晰可見,但腫瘤中的部分呢?你們能看清它的走向嗎?現在你能看清了。

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  • 基本上我們找到一種方法,在手術中為不同的組織染色標記,這是個小小的突破,我認為這將使外科手術改觀。我們將這項成果發表在美國國家科學院期刊及自然生物科技期刊,《發現》和《經濟學人》雜誌也評論了我們的工作,當我們將這項成果展示給眾多外科同儕時,他們說,「哇!我的病人可從中受益,我想這辦法能使我的手術更成功,減少併發症。」

    我們現在需要努力的是,使這項技術進一步發展,研發能讓我們在手術室中看見這種螢光標誌的儀器,最終目標是將這項技術用在病人身上。然而,我們發現,事實上並沒有一個直接管道能開發這種一次性使用的化合物。這是可理解的,主流醫療工業將研發重點放在多次性使用的藥物上,例如需要長期服用的藥物。我們的目標是使這項技術更完美,我們將重點放在增添藥物與生長因子,殺死引起病痛的神經,而非病灶周邊的正常組織。我們知道這是可行的,也全力以赴地進行這項工作。

    我最後想讓大家瞭解的是,成功的創新絕不是靠單一的突破,它不是一場短跑,不是短跑選手的獨角戲。成功的創新需要團隊合作,它是一場接力賽,它須要一個團隊創造發明,也須要另一個團隊將創造發明推廣並落實應用,完成它須要持續不斷的毅力和勇氣,堅持日復一日的奮鬥,透過教育和勸說,贏得大眾的採納,這就是我今天演講目的,希望大家瞭解醫療保健的重要。

    感謝各位。

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