復發、晚期肺癌福音！本土研究揪關鍵RNA 基因剪刀除害續命

在台灣，肺癌高居十大癌症死因之首，每年帶走近萬人性命，這源於疾病早期症狀不明顯，多數人不會在毫無症狀的階段就定期自費進行低劑量電腦斷層篩檢，以致確診時間點偏晚，且帶有特定基因突變者在治療後的復發風險也高。

「肺癌為什麼這麼奪命，為什麼會一再復發？我們想找到原因，也想找到一些能偵測的生物標記。」陽明交大藥理所講座教授邱士華、台北榮總醫學研究部助研究員王夢蓮等人懷抱著這個初衷，開啟探尋解答之路。

過去被認為無用的RNA碎片　原來與疾病進程有關

在過去，科學家普遍將人體內的環狀核醣核酸（circular RNA）視如敝屣，將它看作其他具明顯功能的RNA在修剪過程產生的片段、是沒有用處的副產物，不過近十年來，這個觀念翻轉了。學界漸漸注意到，許多環狀RNA參與疾病進程，以名為「C190」的環狀RNA為例，陸續有研究顯示它與肺癌、胃癌、骨髓瘤的發展有關。

邱士華及王夢蓮的研究團隊2020年發表的研究曾蒐集231名肺癌病人檢體，分析發現，病人體內「C190」的表現量愈高，腫瘤尺寸愈大、癌細胞的組織型態愈糟、期別愈晚且有更高的遠端轉移風險，因此預後及存活率較差。接著追蹤發現，患者的「C190」表現量愈高，對全身性治療及免疫治療的反應也較差。

這顯示，這個環狀RNA可能是觀察肺癌進程的良好生物標記。但僅此而已嗎？它是否同時在細胞癌化過程扮演重要角色？

（RNA依功能可分為多種亞型，其中信使RNA（mRNA）是遺傳密碼的使者，能指揮合成特定蛋白質。RNA變成信使RNA的過程需經裁切，裁切過程會產生許多碎片，而這些RNA碎片裡，有的頭尾拼接起來、圍成圈，就被稱為環狀RNA，近來科學界發現這般環狀RNA的產量多寡與一些疾病密切相關。圖片來源／邱士華醫師簡報）

剔除「C190」70%病鼠腫瘤停止增長、甚至縮小

邱士華、王夢蓮、台北榮總胸腔部主任陳育民、以及在台攻讀博士的奈及利亞籍成員Afeez Adekunle Ishola等人，今年2月刊登於《癌症研究（Cancer Research）》的論文嘗試回答這個問題。

研究團隊這回聚焦釐清「表皮生長因子受體（EGFR）」基因突變及「C190」間的關係。王夢蓮說，EGFR突變常見於台灣的肺癌患者，高達半數的人帶有這樣的基因突變；當EGFR活化，會啟動細胞內一連串的訊息傳遞鏈，造成腫瘤細胞生長、轉移。雖然臨床上已有三代的EGFR酪胺酸激酶抑制劑，但患者仍可能因先天或後天抗藥性使得治療成效不佳或疾病再度復發，因此，釐清EGFR釀成腫瘤失控生長的訊號路徑深具重要性。

（台北榮總醫學研究部助研究員王夢蓮、來台攻讀博士的奈及利亞籍Afeez Adekunle Ishola以及陽明交大藥理所講座教授邱士華等人，經由實驗探究環狀RNA「C190」在肺癌細胞分裂、成長中的重要角色。圖片來源／陽明交大提供）

研究人員取台北榮總胸腔外科44名、不同期別的非小細胞肺癌患者的惡性腫瘤組織及周遭正常組織，進行細胞株研究以及小鼠試驗，雙雙有重要發現：

• 細胞株實驗：研究團隊經由細胞株研究發現，當EGFR因突變或受到刺激而開啟訊號傳遞時，「C190」在患者體內表現量就會增加。「C190」能透過ERK/MAPK這條細胞內的分子通道，將細胞表面受體訊息傳遞到癌細胞核，進而造成癌細胞分裂加速、癌細胞移動能力變高、且癌細胞更不受藥物所控。
  
  那麼，抑制「C190」會帶來什麼影響？對此，研究團隊採用基因編輯剪刀 CRISPR-Cas13a 剔除「C190」，結果顯示能減少癌細胞的分化與遷移，甚至抑制其成長。
   
• 小鼠動物實驗：研究人員進一步觀察病鼠，發現「C190」表現量高的病鼠腫瘤較大顆；而經過局部給藥抑制「C190」的病鼠裏頭，有70%的病鼠腫瘤未再變大、甚至縮小了，且牠們在3週的實驗期間內並無發生明顯的藥物副作用。

（台北榮總、陽明交大研究團隊發現，減少病鼠體內的「C190」表現量，有機會縮小肺癌腫瘤。圖片來源／邱士華醫師簡報）

未來有望偵測復發、抗藥性　並輔助治療

「這個實驗再度確認『C190』是很好的生物標記，有潛力偵測病人是否腫瘤復發、或者用藥是否產生抗藥性，這項發現與應用已向美國申請專利，」邱士華說。

除了運用「C190」偵測疾病進程，研究團隊也希望在治療上有所貢獻。他們的下一步，將觀察EGFR抑制劑或化療藥物合併抑制「C190」能帶來的效果，同時也將探索局部或全身給藥、口服或針劑形式給藥的安全性及有效性。

諾貝爾獎基因剪刀　已應用於多種疾病治療研究

上述研究剔除「C190」所採用的基因剪刀，最初是由法籍微生物學家夏彭提耶（Emmanuelle Charpentier）及美籍結構生物學家道納（Jennifer A. Doudna）合作開發。這兩名學者於2012年將這項工具的運作機制發表於國際期刊《科學》，立刻在科學界掀起狂瀾，8年後更因此獲得諾貝爾化學獎。

其實，這把基因剪刀師法細菌的免疫系統。自上個世紀80年代起，科學家就陸續注意到大腸桿菌在內的數十種微生物的基因序列中，有一段固定編碼的序列會間隔著重複出現，被命名為「常間回文重複序列叢集關聯蛋白」（clustered regularly interspaced short palindromic repeat），縮寫為CRISPR。

當病毒入侵細菌體時，細菌體的免疫系統會捕捉一段病毒的去氧核醣核酸（DNA），存放進那些名為CRISPR的位置點；接著，根據病毒DNA產製一段序列互補的核糖核酸（crRNA）與另一段關鍵的核糖核酸（tracrRNA），兩者結合後附著於蛋白分子Cas。這個Cas猶如糾察衛兵，未來一旦辨識出同樣病毒再次入侵，就可將不速之客的DNA剪碎，讓它再無法複製。

（師法細菌的免疫系統，科學家發展精準剪斷目標基因片段的方法。剪切後，再藉著基因自然修復、人為引導修復或者插入新基因，來達到改造基因的目的。圖片來源／Shutterstock）

因此，在實驗室中，科學家只要設計出一段與目標DNA互補的RNA、附著到Cas上頭，就可期待快速找到並剪斷目標的基因片段，後續再藉著基因自然修復、人為引導修復或者插入新基因，來達到改造基因的目的。

科學界陸續發展出愈來愈多把CRISPR-Cas剪刀，應用更多元。王夢蓮舉例，Cas9善於剪除DNA，Cas13則善於剪除RNA，像上述實驗運用Cas13進行的疾病動物研究日漸增加，除了本次研究的肺癌，還包括瘧疾、愛滋病、膀胱癌、血癌、胰臟癌、子宮頸癌、腦癌、大腸腺癌、淋巴瘤以及肝癌等。

相較於早年的基因編輯技術，CRISPR作用精準、操作方便且更加便宜，將人類編輯生命密碼、改善生活品質的潛力推升到另一高峰。