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淺談生物化學在檢驗與預防醫學領域的貢獻 |
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淺談生物化學在檢驗與預防醫學領域的貢獻
檢驗科 王上彰 主任
早期人類對生物學方面的研究，包括中國、埃及、印度、羅馬及其他世界各地的人民，主要著重在疾病的治療及促進更好的健康狀況，然而通常是集中在哲學及宗教上的領域，尚缺乏有效的運用檢驗醫學與預防醫學正確的健康管理概念。然而，在西元前十四世紀的中國人觀念裡，深信人是由金、木、水、火、土等五種基本元素組成的。人體必須是在這五種元素以正確的比例存在時，才可以得到最佳的健康狀態，若其中有缺少或不平衡時，疾病就隨之發生。
現今有兩大不同領域的科學發展是引導我們邁向生物化學的領域，絕非是單一領域的發展。其中一大領域即是物理科學，它應用了物理及化學最基本的原理或定律來說明活體細胞的運作過程，尤其特別是著重在生物分子的結構特性的探討。例如在二十世紀Linus Panling於蛋白質研究，就利用了X-放射線與結晶學的學理。而另外一大領域是來自生物學者，特別是細胞生物學者、微生物學者、生理學者和基因遺傳學者，而他們最主要是針對細胞的原生物及其特性作深入的研究。早期的科學家們倒是認為這兩大不同領域的科學發展是互相平行並無交集點。一直到1952年，James Watson及Francis Crick宣布發現DNA的雙股螺旋結構後，這兩大領域似乎才開始合而為一，同時開啟生物化學的科學發展對現今檢驗醫學與預防醫學的偉大貢獻。
目前在生物化學、細胞生物學、微生物學、基因遺傳學和其他生物科學的基礎研究上，讓我們了解許多疾病發生的原因和可能的治療方式。從相關文獻的研究中得知：許多疾病的發生是因為基因突變，導致細胞聯絡攜帶錯誤的訊息或訊息傳遞機能故障。最近幾年在生物化學在檢驗醫學與預防醫學研究上最大的突破，大概是生物工程學發展中有關運用基因工程於藥物合成與設計，數以百計新的生物工程學公司成立，在下個世紀，他們的目標在開發設計出針對疾病能夠從基因上改變的藥物。許多生物醫學工程實驗室所採用的策略是開發防止細胞作用中形成障礙的藥物，阻止錯誤訊息的流通是一種方法，因此包括蛋白質、核酸、醣類和脂質等生物活性分子被測試和製備。生物技術製藥公司有不斷的策略來開發新的藥物，但其中相似的地方是根據藥物的作用位置來對藥物作分類，以下將說明有關於細胞聯絡的三個階段是未來新藥合成的作用對象：(一)在DNA階段的藥物作用。將有兩種策略可採用，第一種是許多新藥物被設計來阻止造成疾病蛋白之基因的轉錄作用(Transcriptions)，如在致癌基因ras和造成遺傳失調者如纖維囊泡症，這些藥物阻礙DNA製備mRNA的轉錄作用。第二種也是阻礙蛋白質的合成部份，但不同的是在mRNA訊息和蛋白質合成間的轉譯作用(Translations)。(二)細胞外表面的受體蛋白和藥物結合，阻礙訊號傳導作用。這些藥物能夠阻礙有些病毒和白血球細胞作用而抑制組織 發炎反應。這種藥物的效果經常是藉由其具有像醣類的結構，因為這樣的結構與病毒和白血球細胞外表面上的生物分子相互類似。(三)非極性的藥物小分子阻礙細胞內信號途徑。這些藥物可以用來抑制細胞增殖(如癌症)、發炎或免疫機能失調，另外也會阻礙第二信使(如腺核苷酸環化酶)中的酵素、G-蛋白、核蛋白激酶的合成。
所有的生物化學過程都是來自細胞與藥物分子間的交互作用，包括了觀察力、消化、思考、運動、免疫力及疾病等行為。因此生物化學在我們生物醫學、檢驗醫學、健康科學及營養學的基礎研究上，扮演著相當重要的角色。現今從生物化學的研究結果，我們已經可以應用到預防醫學上，對疾病形成原因的了解與探討，包括鐮刀性細胞貧血症、糖尿病、苯酮尿症、纖維囊泡症及高膽固醇症等。而未來生物化學在生物醫學及預防醫學兩大領域間的研究更將包括後天性免疫不全症候群(AIDS)、癌症、阿茲海默症(Alzheimer，s)及精神分裂症等疾病。例如基因重組的技術及它對基因複製過程中染色體區域的探索，在疾病診斷及治療上也扮演了重要的地位，以及在對酵素及其代謝的研究更提供解決了新藥物合成設計及營養觀念上的盲點，其應用之廣泛已深達我們週邊學習相關的日常生活。
未來於「預防勝於治療」觀念與意識高漲下，預防醫學是趨勢所需，檢驗醫學雖是臨床醫學的重要組成部份，隨著醫療科學技術的發展，特別是生物化學、生物物理、分子生物學、免疫學、遺傳學等基礎學科的迅猛發展和相互滲透，新儀器、新設備的不斷湧現，相關檢驗(查)項目不斷增加，使臨床檢驗(查)人員能充分利用醫學檢驗相關科學技術所提供的訊息，能更有效針對健康危險因子作評估及早期診斷，以限制疾病的發展。綜合言之，檢驗醫學除了是臨床醫學的重要組成部份外，未來在預防醫學的角色部份，其所提供的臨床價值與預防性的品質指標，包括疾病的篩檢確認、診斷治療、監測管理、健康促進與醫學倫理問題的貢獻將會越來越重要。
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