潜伏在现代社会的浓烈杀机——脑部疾病
根据内政部2019年的统计，中国台湾65岁以上的老年人口已超过352万人，加上现代文明的节奏快速，沉甸甸的生活的压力吞噬着人们的日常，因此受苦于脑部疾病的人口越来越多，「该如何有效治疗脑部疾病？」已是中国台湾社会至关重要且迫在眉睫的医疗课题，更是当今脑科学与基因工程的重要目标之一。
与大脑相关的病症越来越盛行，如脑癌、阿兹海默症（又称失智症、老年痴呆症）、巴金森氏症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症（又称渐冻人症）、脑中风等，都是我们耳熟能详的脑部疾病名称。
在全球高龄化的趋势下，失智症人口正以惊人速度成长，根据国际失智症协会（ADI）的数据，2015年全球失智症约有2,980万人，2018年约5,000万人，推估2050年将高达1亿5,200万人。同时，不断攀升的失智症照护成本也为世界各国带来巨大压力，据估计，2018年全球失智人口的照护成本将近1兆美元，2030年将增为2兆美元。
高龄化席卷全球，当失智症人口持续上升，伴随着的是庞大的社会照护成本。（图／Pixabay）
此外，统计数据显示，癌症不仅雄霸中国台湾十大死因榜首长达37年，亦为目前全球第二大死因。原发性的脑癌发生率虽然仅占2～5%，但另有20～40%病人会有他部位的癌细胞转移至脑部，且恶性脑瘤的平均存活期只有15个月，可见研发出治疗脑癌的有效疗法已刻不容缓。
然而，让医学界丧气的是，在大脑与脑微血管间有着鼎鼎大名的「血脑屏障」（又称为血脑障壁，blood–brain barrier，BBB），它就像是一层又一层防止外物进入大脑的铜墙铁壁，让药物无法顺利进入大脑内部，难以发挥疗效，使得脑部疾病的治疗长期以来面对极为严厉的挑战。
大脑围墙成功抵挡了细菌大军，却也阻挠药物的援救行动
在我们的脑中，血脑屏障如同戒备森严的壁垒一般，层层防卫着人体的总司令部，共有三层屏障控制着大脑内外物质的进出，在血脑屏障的严格控管之下，只允许「奈米级」的物质往返大脑内外，像是氧气、二氧化碳、血糖、水、荷尔蒙、病毒等奈米级的物质，都可以顺利通过血脑屏障，不过，血脑屏障却阻止了大分子物质的出入，如蛋白质、外来的细菌和绝大多数的药物，都无法进入人体的大脑。
血脑屏障对大分子物质的无差别阻挡，让身为大分子的药物总是被拒于门外，因此早期的医疗多选择「开颅手术」，直接注射药物于大脑内，但这种侵入性治疗伴随高度的医疗风险，严重者可能造成瘫痪、意识不清，甚至死亡，其余的物理放射治疗或化学药物治疗，也对人体造成极大的负担，容易损伤造血和免疫系统，让病人痛苦万分。
在血脑屏障的阻挡下，细菌无法侵犯我们脆弱的大脑。（图／陈仪珈绘制，参考自科学人杂志。） 所幸随着医疗的进步与技术的发展，研究发现，若能找到无害的奈米级生物或物质，将它当作奈米药物和特定疗效基因（目标基因）的运载工具，再配合其他外力协助，就能齐力突破血脑屏障成功抵达大脑。学界一般统称这些运输工具为「载体」（vector），奈米级的尺寸让它们能著药物或目标基因顺利通过屏障，进入大脑发挥疗效。如美国葛雷迪纳卢（V. Gredinaru ）团队于2016年的研究中，即成功利用病毒（腺相关病毒，AAV）作为载体，携带着治疗用的基因穿过血脑屏障。
学术研究的关键突破，让穿越血脑屏障不再是难事！
葛雷迪纳卢团队所使用的「腺相关病毒」，因感染力极强，副作用小，又可以捎带外来的基因，所以相当适合作为载体，经过无数次的小老鼠活体实验后，葛雷迪纳卢团队终于在腺相关病毒的几百万种不同突变型里，找到了一株无害的病毒（AAV-PHP.B），并成功运载萤光基因通过血脑屏障，最后嵌入老鼠脑神经细胞内，发光效果长达一年。
值得一提的是，我国团队也在血脑屏障的研究取得了重大的成果，2010年长庚大学医学院的魏国珍团队，使用「聚焦超音波」开启脑癌老鼠的血脑屏障，再将「磁性奈米标靶药物」以静脉注射打入老鼠体内，借由外加的磁场，引导血液中的磁性药物抵达脑癌处，精准杀死老鼠脑部的癌细胞。
2015年长庚大学跨领域医工团队的刘浩澧、魏国珍和林中英等人，成功研发了新型载体——「奈米微脂体」。微脂体（liposome）是由与细胞膜成分相同的磷脂质构成，能包覆物质又具高度生物相容性，长庚团队研发的新型奈米微脂体，可同时携带目标基因和显影物质穿过血脑屏障，借由显影物质，让研究人员可以随时监控载体与药物的运输状况，且目标基因的表现效率比病毒载体系统提升5倍以上！
奈米微脂体的结构图，外层构造和细胞相似，内部可负载治疗用的DNA、奈米药物。（图／陈仪珈译，改自维百科，//en. *** /wiki/Liposome） 2019年义大利乔法尼（Gianni Ciofani）研究团队研发出「可爆破的奈米载体」，直径约300奈米，利用材料本身变形产生电能的动力冲过血脑屏障，以超音波引爆此奈米载体后，即可爆破出载体携带的药物，杀死癌细胞。此外，由于这种奈米载体的表面有特殊抗体，能够让奈米载体精确地辨识癌细胞，精准杀死癌细胞，是相当重要的实验成就。可惜目前仍在体外细胞进行测试，尚未进入活体动物的实验阶段。综观上述脑癌的医学研究，可知突破血脑屏障是精准治疗脑部肿瘤的基本条件，即使有许多研究成果仍不成熟，尚未能完全应用于临床治疗，却已为脑癌带来了更好的治疗潜力，为深受脑疾所苦的广大病人与家属们带来新希望。