癌症的新觀點- 與微環境之舞! Mina Bissell: Experiments that point to a new understanding of cancer

癌細胞是怎麼樣變成癌細胞是現代醫學研究上重要的題目，傳統的分子生物學傾向由找到致癌的基因來解決這問題，科學家相信就如同很多疾病一樣，癌細胞的發生可能只是細胞內某個重要的基因出了問題而讓細胞失控。找到致癌基因就是找到問題，修復基因就是解決問題。但是如果把細胞想像成一個系統，就如同一個人一樣，是一個複雜的系統，當我們看到一個人有怎麼樣的行為時，常很難歸因於單一個原因，那對像癌細胞形成的原因只歸因於單一基因的突變是不是合理的假設呢?  很多科學家試著用不同的工具回答這問題，這個演講點出了一個很重要的因素，那就是細胞周圍微環境的影響 。 一個實際的例子就是講者把被認為是致癌基因的細胞放到雞的表皮與胚胎裡，當放到雞的表皮的時候這些細胞就會發展成腫瘤，而把這樣的細胞放進胚胎裡時，就算含有這基因的細胞布滿了雞的全身，卻沒有腫瘤的產生。這說明了細胞不是一個沒有記憶，沒有互動的單位，細胞會認識所處的位置與過去的記憶來表現自己的行為，演講者舉了數個這樣的例子，像是為什麼所有的細胞都有一樣的基因可是卻做不同的事情，乳腺細胞在什麼情況下才會分泌奶水等實驗來說明微環境對細胞行為的控制能力。其實最近很多研究也一再指出環境對細胞的表現有多大的影響，像是介紹過的生物關節修復也是同樣的概念。這樣的概念或許可以給癌症研究一個新的方向，除了細胞本身，周圍的環境也同樣重要，這樣的心觀念或許可以協助解開為什麼癌正會發生的的謎題!

基因演化的材料革命! Using nature to grow batteries

自然的生命用完全不同的手段來創造各種物質，不管是甲蟲的炫彩裡的奈米結構還是吸收光能的植物的葉綠體，自然界的生物總是一次又一次說明生命遺傳物質所擁有的物質控制能力遠比人的想像還要高得多- 總可以在溫和的環境創造出可以自我複製與修復的功能性結構。在以往要以人工進行演化的加速需要曠日費工，但是目前的生物技術發展已經給了人們新的能力去探索各種基因序列與各種元素物質互動的可能性。經由把跟物質的作用寫入基因，這樣的工程技術就可以進入生物演化循環然後加以演化改進。 這個演講也許是一個新的研究領域的嘗試，利用培養各種不同序列的病毒，來選擇出可以跟不同物質作用的蛋白質結構，像是可以跟奈米碳管結合的結構，可以跟染料結合的結構等。這樣的結合的結構的序列因為是利用改變病毒的基因序列來完成，所以可以經由一代一代的選擇加以改良，目前已經開始使初步的成效，像是可以做出以病毒接接和奈米碳管的電池與或染料太陽能電池等。雖然這樣的方是在目前可能沒有辦法立刻比的上現有的製造工藝，不過這種方式所隱含的思維與建構複雜結構的可能性或許在接下來的幾十年會陸續帶給人更多的驚奇!

替神經裝上光控開關! Ed Boyden: A light switch for neurons

雖然神經系統是演化上最精巧聰明的設計, 但是當神經系統出錯的時候卻也因為太過精巧複雜而在目前的醫學難以真的處理. 這演講介紹一種新的技術, 怎麼利用轉殖感光的膜蛋白到神經上, 幫神經裝上可以經由光來控制的開關. 撇技術細節, 在過去有利用磁脈衝或是電擊的方式來影響神經的工作, 不過因為只是外界的刺激, 解析度不高也難以預測刺激的結果, 所以在目前能對神經做的控制有限. 這種利用轉光開關的方式給了更多人為控制神經的可能性, 特別是未來成功發展腦內的定位光源或是能選擇性轉殖細胞. 演講裡面主要提到目前兩類的建展, 一種是在老鼠身上利用光來給予行為的回饋, 讓老鼠可以學習或是克服老鼠的恐懼反應. 另一類的進展是利用這種感光神經細胞直接做為視網膜的感光神經, 讓失明的老鼠可以恢復對光的感測能力. 這樣的技術身本上的概念就是把神經迴路的控制權力經由安上開關轉移到人的手上, 在很多神經疾病上應該很有發揮的地方, 人不再只能靠神經藥物對腦做系統系的控制而是有機會針對特定位置給予控制. 這樣的技術雖然很有力, 不過也隱藏著道德與未知風險的問題, 例如有一天可能人的反應可能可以被遠端所控制以及記憶情感不再可靠或是這些外來的膜蛋白有額外的效果等.

代謝對比放射性乳癌偵測- 微小化固態元件的功用! Deborah Rhodes: A tool that finds 3x more breast tumors

乳癌的早期發現跟生存率非常有關, 如果能在1cm以下發現有九成的存活率, 但是如果到了兩三公分,只剩下大約一半的存活率. 現在的偵測一般除了觸摸檢測外, 就是利用超音波或是X-ray. 但是這些檢測技術都難以正確判斷腫瘤的發生, 尤其是在早期的時候. 以乳房x光為例, 只有不到1/4 的機會能被發現. 其中一個很重要的原因就是x 光是利用電子密度來判別組織, 但是在乳房有緻密的乳腺組織, 這些組織在x光下常常不容易跟腫瘤做判別. 只有在女性年長以後這些組織可能減少讓x光檢測的正確性增加. 這演講介紹了一種新的偵測方式, 一方面利用特定的標定的放射性分子容易被腫瘤細胞吸收, 這樣一來腫瘤的組織跟一般的細胞組織的對比就大大的增加. 然後是革新放射線的偵測元件, 利用微小化的固態偵測器排列成矩陣, 然後得到放射線源的空間分布. 這樣一來乳癌腫瘤的偵測正確率就提高到了8成以上. 相較於x 光的年齡侷限性, 超音波需要有技巧的判讀跟有限的解析度, 還有昂貴的MRI檢測跟解讀所需要的高度訓練. 這演講所提出的方式或許有助人類早期發現乳房腫瘤. 演講的另一個重點是, 跨領域的合作很重要, 這項技術的革新是由于物理固態偵測器的進步, 同時把需求跟技術進步結合在一起才能有用.

發表文獻: Molecular Breast Imaging: Use of a Dual-Head Dedicated Gamma Camera to Detect Small Breast Tumors

連接生態與醫學新典範的互動裝置! Natalie Jeremijenko: The art of the eco-mindshift

傳統的醫學在解除治療人的病痛,所以窮究人體的生理跟藥物機轉, 希望找出控制的方式. 不過現在人們開始注意到, 人的健康其實跟周圍環境跟生活型態有很密切的關係. 像是很多精神疾病, 慢性疾病或是代謝疾病(憂鬱,癌症, 氣喘, 肥胖, 糖尿病..等等)都不再只是人體的問題, 而是人處在一個什麼樣的環境. 當然這樣問題不是單一作為能夠解決的, 這個演講是介紹一些目前試圖喚醒人們對這樣健康概念所做的實驗性嘗試. 一個跟環境有關的問題裡包含了科學問題, 也包含了喚醒人們注意的問題, 演講人所採取的方式是利用把互動裝置加入環境的概念, 讓一些原本不容易被注意到的問題能被注意到並同時希望能加以改善. 例子包括了都室的污水與綠化, 跟動物的互動, 生態建築等. 雖然不一定都有實用性, 不過利用互動科技把原本跟跟人類無法互動的物體變成可以互動的對象, 近而擴展了人對環境的認識, 讓環境是生活的一部分, 是健康的一部分的概念能被推廣.


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生物關節修復! Kevin Stone: The bio-future of joint replacement

很多人自己或是家人朋友都有能會遇到關節問題. 可是目前並沒有完善的關節修復方式, 就算利用人工關節也常常有使用期限或是舒適的問題. 這影片介紹利用人或是動物的組織來修復人體組織的研究. 在使用人體的組織方面, 就像是其他的器官捐贈移植, 有一些不錯的例子說明有效, 可是組織來源太過稀少跟昂貴. 利用動物組織方面, 演講介紹分三類, 如果只是單純作為簡單的支持性結構的, 可以利用分離有用的生物物質, 像是軟骨膠質,然後放入合適的載體在植入人體. 如果要利用到完整組織的話, 就需要作一些去除免疫的酵素處理, 把抗原給去除掉, 像是韌帶就可以這樣做. 最後一種是利用人體的幹細胞跟動物組織的混合, 一方面有再生能力, 一方面可以利用動物組織給的環境條件引導幹細胞發育分化, 這些研究或許在以後可以對很多疾病還是生理缺陷有所幫助!

Christopher deCharms 即時掃瞄大腦的技術

這演講是介紹及時ＭＲＩ影像可能的用途. 以往對腦部的改變只有藥物 心理治療 或是外科手術, 但是以後人可以有機會利用及時腦部影像, 看著自己的腦部活動去學習控制自己腦部的行為. 經由學習控制自己腦部的活動, 這方式已經顯示可以控制病人的疼痛而不需要依賴藥物. 當然這樣的技術還有很多可能性, 這些研究也都正在進行中-
神經科學家和發明家Christopher deCharms展示一種新的方式利用功能磁共振成像顯示大腦活動-思想，情感，痛苦-當它正在發生時。換句話說，你可以看到你的感受。

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/christopher_decharms_scans_the_brain_in_real_time.html

詹姆士·華生的DNA探索之旅

諾貝爾獎得主詹姆士·華生以一個真實而有趣的故事為TED 2005揭開帷幕——他是如何和他的研究夥伴弗朗西斯·克里克破解了DNA的結構之謎。

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/james_watson_on_how_he_discovered_dna.html

Alan Russell講人體的再生

Alan Russell研究的是再生醫學 - 以一種突破性的思維方式去看待疾病與損傷，以一種方式向人體發送信號誘導其進行自我修復。
-這個演講裡面提到目前一些再生醫學讓人興奮的例子, 像是利用新的生物材料引導組織在生, 可以讓失去指頭的人又重新長出來. 或是利用那些材料來處理燒燙傷病患.還是糖尿病的傷口. 還有利用抽酯出來的組織分離幹細胞來讓每個人都可以有自己的幹細胞等. 希望這些技術能順利發展 ,最後幫助有需要的人.

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/alan_russell_on_regenerating_our_bodies.html

Kary Mullis: 新一代致命傳染症的治療藥物

這個演講介紹了一種新的方式去對抗細菌. 與其直接用抗生素去殺細菌, 演講者提出了不如去標定細菌, 讓免疫系統去把細菌殺掉. 這種方式可以治療那些有抗藥性的細菌或是很難用一般抗生素治療的細菌感染, 例如葡萄狀球菌和炭疽桿菌. 諾貝爾化學獎得主Kary Mullis來為大家介紹這種新的治療方法:)

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/kary_mullis_next_gen_cure_for_killer_infections.html

奧利弗·薩克斯：幻覺背後的心智

奧利弗·薩克斯是一位神經學家和作家。他將帶我們認識邦納症候群，也就是視力受損的人產生鮮明幻覺。他用溫馨的細節描述了病人的經歷，並以這樣的敘述讓我們瞭解這種鮮少被報導的現象背後的生理原理。

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/oliver_sacks_what_hallucination_reveals_about_our_minds.html

加里福勒，確保未來食物的每一粒種子

我們今天播種的小麥，玉米和大米的物種也許在氣候變化的威脅下在未來不會那麼興旺。加里福勒帶我們到一個埋在挪威深山裡的全球種子銀行裡，那裡儲存著任何明天所需要的各種作物多樣化物種。

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/cary_fowler_one_seed_at_a_time_protecting_the_future_of_food.html

序列比對介紹 Biological Sequence Analysis I

這演講介紹了目前常用的序列比對軟體的使用方式跟原理. 著重在原理的介紹. 包括評分的矩陣還有處理Gap的方式. 並且說明針對每一種目的有不同的方式. 利用Blast需要懂得那些參數跟選擇何釋的解釋方式. 才能得到正確的答案.

新一代的定序技術 Next-Generation Sequencing Technologies

這篇演講裡介紹了目前三主最主要的快速定序方式. 每一種方式都利用的不同的化學基礎. 但是共通的點是利是片段的序列去組成整體的序列. 還有就是利用螢光跟顯微鏡跟生物晶片, 在不同的小區域同步進行. 也有談論到一些應用. 像是直接定序RNA看一個組織的基因表現, 或是分析一個人身上的癌變細胞跟一般細胞的基因有何不同. 目前技術還不停的再發展. 所以很多工作流程跟資料整合方式也不同的在變. 需要越來越專門的技術人員. 也提到定序的服務很可以最後都用代工的方式進行.