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遺傳性大腸直腸癌的基因分析及不同化學預防藥物對大腸癌細胞株作用之比較

為了解決Cama PTT的問題，作者魏淑鉁 這樣論述：

在後基因體時代的今天，對疾病的診斷、預防及治療已進入新紀元。特別是對癌症這種疾病而言，個體間遺傳物質的差異對疾病的發生率、疾病的臨床過程、以及對不同治療的反應程度都將有一定程度的影響。建立新的診斷及治療癌症的策略，的確有其必要性。大腸直腸癌在西方國家是第二常見的癌症。近年來在台灣地區，大腸直腸癌的發生率也逐年增加，並已取代胃癌而成為國人第三常見的癌症。對大腸直腸癌基因分析的了解，確實有其必要性及重要性。在近二十年中，對大腸直腸癌發生過程的一系列基因變化過程的了解，有很大的進步。這樣的了解是透過兩種獨立但又互相重覆的研究路徑而得到的，這包括了 (1) 對遺傳症侯群、家族性

群聚大腸直腸癌的研究，及 (2) 對大腸癌致病機轉的分子遺傳檢測。遺傳性的大腸直腸癌症侯群包括家族性多發腺瘤性息肉(Familial Adenomatous Polyposis, FAP) 及遺傳性非息肉性大腸直腸癌 (Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer, HNPCC)。FAP約占大腸直腸癌患者的1－5%，而HNPCC則佔了大約5－15%的比例。 疾病的基因分析只是一種手段，目的在於對疾病深入了解後，提供更好的醫療照顧，進入達到預防疾病的目的。確認各家族的突變基因種類有助於發現家族內的帶原者，可以提早發現給予較好的追蹤與治療諮

詢。所有的遺傳性大腸直腸癌家族都應該有完整的基因檢驗，才可以發現致病原因。台灣地區應建立本土的遺傳性大腸直腸癌病患臨床與遺傳資料庫。雖然台灣的大腸直腸癌發生率逐年增加，但台灣地區遺傳性大腸直腸癌的臨床資料及基因診斷模式都尚未建立。建立台灣地區遺傳性大腸直腸癌的臨床資料及基因診斷模式，給予較好的追蹤與治療諮詢，進而探討化學預防治療以達到預防疾病的目的為本論文之主要軸心。 首先，收集遺傳性大腸直腸癌家族之臨床資料庫。第一部份先建立遺傳性非息肉性大腸直腸癌 (Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer, HNPCC) 家族之臨床資料庫。目標

在於確定台灣地區遺傳性非息肉性大腸直腸癌的臨床特徵。我們回顧由1996至1999年，曾在台大醫院就醫並追蹤觀察的遺傳性非息肉性大腸直腸癌病患紀錄。這些病患的臨床特徵都會被詳實的紀錄分析。包括10個家庭，202個成員符合遺傳性非息肉性大腸直腸癌的Amsterdam’s criteria。成員中有52人診斷為羅患癌症，包括26名男性與26名女性。52人中包括了40名大腸直腸癌，5名子宮內膜癌，5名胃癌，2名卵巢癌，2名肝細胞癌，肺癌，乳癌，甲狀腺癌，胰臟癌各一名（有6名病患羅患兩種癌症）。癌症發生的平均年齡為42.1歲。在11個有完整臨床診斷及病理學報告的大腸癌病患中取出的12枚病灶，大部分分布在

右側結腸（67％）。而有一位病患在結腸有次發的癌細胞。這是台灣地區第一個遺傳性非息肉性大腸直腸癌的臨床報告，在台灣的遺傳性非息肉性大腸直腸癌的臨床報告與西方國家相似，而台灣地區遺傳性非息肉大腸直腸癌的基因背景則為此一部份之延續研究。 家族性非息肉性大腸直腸癌（HNPCC），一般認為是去氧核糖核酸誤配修補基因的單純孟德爾式遺傳疾病。家族性非息肉性大腸直腸癌的突變基因主要為hMSH2　和hMLH1這兩個去氧核糖核酸誤配修補基因。在不同的非息肉性大腸直腸癌家族研究報告中，去氧核糖核酸誤配修補基因的整體突變率變化很大（22%-86%），而且每種突變都是獨特的。本研究的目的在了解台灣

地區非息肉性大腸直腸癌家族的基因背景，首先研究與此疾病有關的兩個主要基因hMSH2　和hMLH1上。經由各種針對去氧核糖核酸鏈和核糖核酸鏈的分析方法 (反轉錄聚合酶連鎖反應，細胞外轉錄轉譯，變性高感度液像層析，直接定序) 在符合Amsterdam’s criteria的15個台灣非息肉性大腸直腸癌家族中，共266人，72個患者，hMSH2　和hMLH1的突變率分別是0%和20%，比率上比其他地區的研究報告低。我們在hMLH1中發現兩個新種基因突變，一種為單套基因體遺失約5.2ｋ的片段，造成第16內接子遺失。另一種為遺失兩個去氧核糖核酸，使得第3內接子的去氧核糖核酸鏈讀碼飄移。我們也發現一種曾在

西方國家報告過的第4內接子突變（胞嘧啶轉成胸腺嘧啶）。此研究報告是第一個台灣地區的家族性非息肉性大腸直腸癌基因研究報告。 由於hMSH2 和hMLH1 的突變率 (20%) 在台灣的遺傳性非息肉性大腸直腸癌(HNPCC) 病人比其他國家的報告來的低。檢驗台灣的HNPCC病人的腫瘤組織之基因組中微衛星序列的不穩定性與MSH2 和MLH1基因表現之蛋白質狀況，以建立之前的遺傳篩檢與微衛星序列的不穩定性與hMSH2 和hMLH1基因表現之蛋白質狀況的關係。微衛星序列的不穩定性 (MSI) 分析為使用 “Bethesda markers” 來作為分析。使用PixCell laser

-capture microdissector來分離10-?慆中性福馬林固定切片的腫瘤組織與正常鄰近組織。針對4?慆厚的組織切片，使用Avidin-Biotin-Complex的免疫染色，Diaminobenzidine呈色。同時另外請病理科醫師針對這些切片作兩次雙盲測試。本研究包括八個HNPCC家族 (Amsterdam’s criteria) 內的13個病人組織切片。雖然HNPCC組織的微衛星序列不穩定性非常高 (10/13, 76.9%) 但很少組織缺少MSH2和MLH1的表現。此外，在缺少MSH2和MLH1蛋白質表現的病人，我們從血液白血球細胞中只找到了一個遺傳基因突變的病人。我們的結

果指出台灣的遺傳性非息肉性大腸直腸癌病人的致病原因與其他國家不同。除了免疫組織染色，微衛星序列不穩定性和遺傳篩檢之外，臨床病歷 (特別是家族史) 依然是一個對於台灣的遺傳性非息肉性大腸直腸癌病人的可靠篩檢方法。 另一個須建立的遺傳性大腸直腸癌為家族性多發性腺瘤 (FAP)。家族性多發性腺瘤(FAP) 引起的大腸直腸癌是一種體基因組顯性遺傳的疾病，特徵為在大腸與直腸中出現大量的腺瘤。造成腺瘤的基因 (APC) 在1991年被選殖出來。接下來在各個國家進行的家族性多發性腺瘤家族之APC基因分析顯示APC的突變點分歧度很高 (30-80%)。在這部份的研究中，我們取得台灣地區家族

性多發性腺瘤病患周邊血液白血球中的DNA，利用變性高顯像液態層析儀 (DHPLC) 尋找可能的突變區，然後以基因定序來確定。在六個經過分析的APC病例 (來自六個FAP家族) 中，我們發現了三種突變 (50%)，其中兩種為新的突變。第一種新的突變在讀碼2166上，是C到T的轉位突變，使得正常讀碼變成停止讀碼。第二種新的突變在讀碼1971，是C到G的反轉突變，使得胺基酸從serine 變成 cysteine。第三種突變再讀碼1554-1556的對應序列-AAAAAA-中插入一個A，使得讀碼1558變成停止讀碼。此研究是第一個對於台灣地區中國人APC基因的突變分析。 APC基因

的訊息傳遞路徑與誤配修補基因（MMR）的訊息傳遞路徑皆與遺傳性大腸直腸癌的腫瘤形成有關。目前發展的化學預防治療以APC的基因訊息傳遞路徑為主，甚少針對誤配修補基因（ＭＭＲ）。多發性腺瘤家族約占大腸直腸癌患者的1－5%，而遺傳性非息肉性大腸直腸癌則佔了大約5－15%的比例。於是我們比較了數種抗癌藥物（sulindac，celecoxib，curcumin，nifedipine）對於誤配修補基因失常細胞株的影響，嘗試尋找可讓遺傳性非息肉性大腸直腸癌患者長期使用的最佳化學預防藥物。我們使用了五種人類的大腸癌細胞株SW480 (MMR 野生型)，HCT116 (hMLH1-)，LoVo (hMSH2-

)，SW48 (hypermethylation in promoter of hMLH1 and lack of hMLH1 expression)，HCT15 (hMSH6-)，及一種人類的子宮內膜癌細胞株HEC-1-A (hPMS2-) 來測試四種不同的藥物。經由生長抑制分析，細胞生長循環靜止分析，和細胞凋亡分析，結果顯示四種藥物皆有與時間及劑量相關的抑制生長效能。其中以celecoxib為最有效的抑制生長劑。celecoxib使細胞停滯在生長循環的G0╱G1階段，而curcumin明顯造成癌細胞的凋亡。四種藥物在五種大腸癌細胞與一種子宮內膜癌細胞中都具有抑制的功效，因此皆有機會使用於化

學預防治療中。在這些藥物中，因為celecoxib功效較強，副作用較低，也許比sulindac更適合使用於化學防治療。而nifedipine具有治療高血壓的療效，可以使用於同時具有遺傳性大腸直腸癌與高血壓病人。根據我們的結果，MMR基因的突變與否，與藥物之反應結果無相關。 經由本論文之完成，我們建立了，台灣地區的遺傳性大腸直腸癌之基因分析方式、初步的臨床及基因資料庫。遺傳性大腸直腸癌最常見的二種疾病，包括遺傳性非息肉性大腸直腸癌和家族腺瘤性息肉的基因診斷方式都已建立。將來，可提供給全台灣地區有家族遺傳史之病人，做早期的基因分析，以早期找出帶有突變基因者，或辨識出不帶有突變基

因者。如此一來，沒有帶突變基因者，可減少罹病之恐懼、減少臨床上內視鏡之追蹤，一方面可減少病人執行內視鏡之不適；另一方面可減少在追蹤這些病人之花費。而對於早期診斷出帶有突變基因者，則可以提早開始定期之臨床追蹤，給予良好的心理支持，若真的找出發病者時，因為是早期、定期的臨床檢查發現，病灶應該都比病人在臨床上出現症狀時為較早期之病變，儘早給予治療，長期的存活率，應該都有改善之空間。另外，近年來的化學預防治療，更可提供帶有突變基因者，減少或逆轉其發病之可能。 疾病的預防是勝於治療的。臨床醫師的角色在於減少病人之罹病率及致死率。我們已建立了遺傳性大腸直腸癌之檢測方法，初步建立了本土的

臨床與基因資料庫。期許在將來能以此技術提供早期診斷，配合臨床篩檢，以降低罹病率（一級疾病預防）。另一方面，初步的化學預防治療也顯示了對這些高危險群患者進行二級或三級疾病預防的可行性。綜合以上之處置，期望能降低大腸直腸癌之病人數、罹病率及死亡率。