《未來產業》書摘──人類機器的未來

上一波由數位領頭的全球化與創新浪潮,幫助低勞動成本地區超過十億人口脫離貧窮;下一波,將使最先驅產業晉升主流,卻也嚴重挑戰全球中產階級的經濟地位!機器人、尖端生命科技、金融程式編碼化、網路安全,以及大數據,是推動未來二十年全球經濟社會變遷的關鍵產業。以下是由天下文化授權,摘自《未來產業》的部分內容。

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圖片來源:123RF

一個案例:基因體科學的序幕

自從捷克僧侶孟德爾(Gregor Mendel)在十九世紀中葉發現遺傳的基本定律以來,基因體研究一直進展快速。1995 年,科學家首度為活生物的基因體定序─嗜血桿菌(通常在小孩身上出現,能造成嚴重感染)─這個重要突破使得基因體研究與醫學開始碰撞出火花。

基因體研究的聖杯─為人類基因體定序─幾乎立刻成為焦點。幾世紀以來,人類受癌症威脅甚鉅,而所有的癌症都是源於 DNA 受損。DNA 和 RNA在正常情況下,會合作製造蛋白質,但罹患癌症時,突變的 DNA 和 RNA 功能失靈,沒辦法控制不健康細胞的增長(產生腫瘤),或無法扮演人體修復引擎的角色,結果就讓正常細胞變成癌細胞。假使我們能解開組成 DNA 的 30 億鹼基對,在分子層次破解「我們是誰」的奧祕,那麼有朝一日,醫生就能找出所有癌細胞增長的原因和方式。

以急性淋巴性白血病為例,若成人時期才得病,往往相當致命。這種病首度復發的存活率已經微乎其微,二度復發的存活率數據則根本不存在。所以當 2011 年,致力於尖端基因體科技的 33 歲腫瘤學家華特曼(Lukas Wartman)三度復發白血病時,沒有任何已知療法可以挽救他的性命。

為了治療華特曼,他的同事們決定做一件前所未有的事情:設法為他的癌細胞 DNA 和 RNA 定序,同時也從華特曼的皮膚取樣及為 DNA 定序。如此一來,就能比較華特曼的健康細胞和白血病細胞的 DNA 序列,找出癥結。

研究小組利用華盛頓大學擁有的 26 部定序機器和一部超級電腦,來測試華特曼的檢體。幾個星期後終於找出罪魁禍首:華特曼的正常基因會製造出大量的 FLT3,而這種蛋白質會刺激他的癌細胞增長。

不過,即使定序後能找出有害的遺傳突變,往往還是無藥可醫,因為醫學界尚未針對問題研究出適當療法,碰到罕見突變時更是如此。但他命不該絕,正巧製藥業巨人輝瑞大藥廠不久前剛推出能抑制 FLT3 的新藥紓癌特(Sutent),原本用來治療腎臟癌,但由於華特曼的基因序列,使他成為採用紓癌特來治療急性淋巴性白血病的首名患者。

說來也是殘酷的巧合,華特曼本身是白血病的專家,設法建構完整的白血病基以治療病患;但他自己卻深受其害。「我想即使沒有親身經歷白血病,我也會成為治療白血病的醫生。」華特曼說道。

他的治療方式十分罕見,但只是為基因體科學的無窮潛能揭開序幕而已。有朝一日,像他這樣的故事會變得司空見慣,而且那一天不久就會來臨。

 

基因體定序與癌症治療

2000 年 6 月,美國總統柯林頓宣布,科學家已描繪出人類基因體的「第一幅草圖」;三年後,國際人類基因體定序聯盟宣布完成第一個基因體圖譜,耗費成本 27 億美元。接下來十年,根據人類基因體研究先驅蘭德(Eric Lander)的說法,繪製人類基因體圖譜的成本會以驚人速度直線下滑達百萬倍,商業化的可能性大增,也促使私人資本投入以遺傳學為基礎的新診斷學、新療法和新藥物。

據估計,2013 年基因體市場的規模為 110 億美元左右,未來成長速度可能超出所有人想像。除了基因體定序的價格日益下滑外,我們愈來愈有能力解讀高達兆位元組的龐大數據,都會激發未來榮景。

約翰霍普金斯大學的腫瘤學和病理學教授沃格斯坦(Bert Vogelstein),也是癌症和基因體專家。過去四十年來,他發表的科學論文超過 450 篇,被引用超過 20 萬次。一九八○年代,沃格斯坦與同事證明了 DNA 突變如何轉變為癌。拜他的研究成果之賜,自此科學家辨識出一百五十多個促使癌細胞發展和擴散的基因。

沃格斯坦將自己的最新研究命名為「液態切片」(liquid biopsy),藉由驗血偵測血液中是否存有腫瘤 DNA。從液態切片中能偵測出極小的腫瘤,讓癌症甚至還沒出現任何症狀就被發現。只要檢查的價格下降到一定程度,未來一般人的年度健檢項目都將包含這種偵測癌症的血液檢查。

沃格斯坦還和最重要的夥伴狄亞茲(Luis Diaz)合作,開發出分子子宮頸抹片技術(molecular pap smear),能早期檢測出卵巢癌和子宮內膜癌。第一期卵巢癌在檢測出來尚未擴散時,治癒率高達 95%;但到了第四期,癌細胞擴散到卵巢之外後,治癒率就直線下滑,只剩 5%。狄亞茲指出,如果找到更好的基因檢測方式,醫生就能及早診斷出初期癌症,提高治癒率。

沃格斯坦和狄亞茲雖然在研究上獲得可觀進展,但他們希望跨入新階段,於是狄亞茲和幾位同事在 2009 年一起創立個人基因體診斷公司(Personal Genome Diagnostics,簡稱 PGDx)。如今,PGDx 提供的服務和華特曼所經歷的癌症定序方式類似。PGDx 會把癌症病患的檢體放進基因體定序機,直到 DNA 的每個片段都變成數據為止。定序完成後,病患的 DNA 會產出數千億位元組的資訊供分析,說明蛋白質在何處發生突變、癌細胞為何不斷增長。但主要問題仍在於,當今的藥物開發流程完全跟不上基因體科技帶來的速度和準確度。

有鑑於此,歐巴馬總統在 2015 年 1 月宣布美國政府將投入 2 億 1,500 萬美元,發展根據個人遺傳體質和腫瘤特性量身打造的「精準醫療」,最終可能有百萬志願者參與這項為期十年、耗資 10 億美元的計畫,大大提升推動醫學突破的可能性。相對於以化療方式治療每一位癌症病患,針對個人遺傳特質來開發藥物,正如十九世紀採用麻醉藥一樣,是醫療方式的一大變革。今天最尖端的療法相形之下都顯得原始粗糙。

 

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《未來產業》簡介

作者亞歷克·羅斯曾在美國 2008 年總統大選中擔任歐巴馬陣營的科技、媒體及電訊政策委員會召集人,之後被希拉蕊延攬,特地為他增設資深創新顧問一職。書中寫出未來 20 年會改變世界的產業:機器人、網路安全、基因組科學的商業化。

 

 

(本文經TechNews同意授權轉載「《未來產業》書摘──人類機器的未來」)

 

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