【國家重點實驗室】浸大以新技術 破解疾病與污染之謎

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空氣污染看似無形,但實際上是「隱形殺手」。根據香港大學公共衞生學院研究團隊提供的數據,香港每年有2,000人因空氣污染而提前死亡,即平均每日就有五名香港人死於空氣污染。你可曾想過空氣污染還會與肥胖症、糖尿病,甚至認知障礙症有關?浸會大學環境與生物分析國家重點實驗室(下稱實驗室)自2013年成立以來,致力研究細懸浮微粒(PM2.5)對肺炎、哮喘、肺癌等呼吸系統疾病的影響,透過嶄新的生物成像和質譜技術,幫助醫學界人士評估和早期診斷因環境污染物引致的疾病。

此乃《國家重點實驗室》系列報道之六

實驗室由中國科學院與浸會大學首度合作成立,據實驗室主任蔡宗葦介紹,實驗室結合了生物科學、環境科學和材料科學三個學科的優勢,瞄準分析化學學科前沿,主要研究對象為與環境和食品安全、人類健康和疾病相關的污染物。

蔡宗葦表示,在分析化學領域上,浸大在全港可謂「屈指可數」,最具特色的是實驗室創新研發的生物成像和質譜技術。其利用生物樣本,如老鼠大腦和腎臟切片的數據,研究肝病、腎病、乳腺癌與環境問題的關係,希望以此來幫助醫生評估和早期診斷因環境污染物引致的疾病。

「不要以為香港的空氣很好。」訪問當天恰逢霧霾天氣,蔡宗葦指着窗外朦朦朧朧的建築物說。儘管香港的空氣質素相對來說較內地為好,但隨着內地城市經濟高速發展,鄰近城市的空氣污染會影響香港。目前實驗室所進行的國家項目,正是研究PM2.5對人體呼吸道的影響,如與肺炎、哮喘、肺癌等疾病的關係,期望研究結果能在社會產生反響。

實驗室主任蔡宗葦表示,實驗室從環境評估、監測到食品及藥品的檢驗、人類疾病的分析,涉及生物科學、環境科學和材料科學等領域。(林若勤攝)

世界級儀器提高效率

蔡宗葦表示,實驗室結合了生物科學、環境科學和材料科學方面的專家,組建成一支30多人的研究團隊。此外,實驗室擁有多組「世界級」儀器,當中一台「擎天柱」似的龐然大物,實際上是亞洲首部「質譜成像儀」,它可以快速掃描組織切片,憑數據分析找出組織中蛋白及小分子的分布,並以立體圖像顯示,供研究人員迅速了解各種疾病的生物標記物(Biomarker)濃度,有助研發藥物。

生物標記物在醫學上通常指的是可在病人或被研究者體外觀測到的客觀指標,用來衡量有機體的功能及健康程度。研究人員正致力進行該項研究,期望日後能加以推廣,讓醫院、市民可以透過生物標誌物去分辨疾病。

除質譜成像儀外,實驗室亦有多台大型分析儀器,可對不同化學物、環境污染物、毒素作多方面分析研究,隨之建立的蛋白質組學及代謝組學分析平台能夠提高在蛋白質組學及代謝組學的定性和定量的準確性。這些「世界級儀器」可以針對與人體有關的環境及食品做實體分析,提高了實驗室的研究效率,例如分析時間由以往需時三至五天,縮短為只需一個小時。蔡宗葦表示,實驗室擁有先進的研究水平和一流的研究設備,一方面能夠提高競爭力,另一方面能吸引眾多海內外人才加入。

實驗室配備亞洲首部質譜成像儀,可供研究人員迅速了解各種疾病的生物標記物濃度。(林若勤攝)

化學分析技術一流

事實上,早在實驗室成立之前,浸大在化學分析領域已具相當優勢。2003年,浸大在蔡宗葦主持下成立了香港唯一一所由大學創辦的二噁英分析實驗室。二噁英主要是工業過程中產生的污染物,能持久存在環境中,被喻為「世紀之毒」。人類會透過食物、空氣和皮膚接觸等攝入二噁英並累積起來,長遠會損害神經系統甚至致癌。早前台灣便驗出15噸內地大閘蟹二噁英超標,原因懷疑是養蟹飼料或養殖環境受到污染。

二噁英分析實驗室曾為不同機構提供相關的化學分析服務,蔡宗葦印象最深刻的是協助政府處理大嶼山竹篙灣「財利船廠二噁英污染事件」。2001年,政府為配合迪士尼樂園的興建,與財利船廠達成收地搬遷協議,但收地後卻發現廠內有多達三萬立方米含二噁英的污泥,引起極大關注。翌年,政府計劃引進美國的先進技術處理污泥,並把處理過程中產生的近百噸含二噁英的殘渣運往青衣化學廢物處理中心焚化。

整個污泥處理過程需時一年半,但焚燒含二噁英殘渣引起公眾不安,不僅環保團體反對,青衣附近居民亦遊行示威抗議,2004年初更攔路阻止當局把殘渣運往廢物處理中心焚化。當時,二噁英分析實驗室獲政府委託進行獨立監測報告,評估焚化殘渣的影響。

浸大除了投入上千萬元興建實驗室及上百萬元購買儀器之外,校董會還特別為實驗室批出配對資金。(林若勤攝)

「市民不信政府,反而選擇信我們。」蔡宗葦解釋,由於二噁英分析實驗室的技術已獲得國際認證,儘管另外有幾家實驗室可以做這方面的研究,政府也有化驗所,但公眾更願意相信浸大這個獨立研究所得出的結論。研究團隊在青衣及荔景設立了五個監測站,運用科學數據分析,證明燃燒殘渣時不會產生二次污染。最後評估報告獲市民採納,維持了約一年的爭議最終得以解決。

隨着技術發展漸漸成熟,可測試的類別範圍由環境樣品擴大至食品。二噁英分析實驗室曾聯合衞生署和政府化驗所,檢測本港部分藥材及中成藥的馬兜鈴酸含量。馬兜鈴酸是一種存在於馬兜鈴屬及細辛屬等馬兜鈴科植物中的天然有機化合物,毒性較強,可導致腎衰竭及尿道癌等疾病。香港曾有誤用馬兜鈴屬的中藥材及其製劑導致不良反應的案例。研究結果促使香港中醫藥管理委員會中藥組重新評估有關的管制措施,衞生署亦敦促中藥商必須回收過百種相關中藥。政府決定從2004年6月1日起停止進口及銷售馬兜鈴屬的中藥材及其製劑。蔡宗葦說:「儘管並非我們的研究直接導致政策的制定,但我們期望可以為社會多做貢獻。」

蔡宗葦坦言:「實驗室的成功離不開學校的支持。」要成為國家重點實驗室,不僅要具備良好的科研條件,儀器設備亦要能夠滿足科研需要,而實驗室所屬的大學或機構需能夠保證實驗室建成後的運行經費,並承諾在建設期間能夠投入足夠的儀器設備購置經費。浸大除了投入上千萬元興建實驗室及上百萬元購買儀器之外,校董會還特別為實驗室批出配對資金,即實行「一比一配對」原則,政府資助多少,學校便出資多少。蔡宗葦表示感謝學校的慷慨,並期望這項資金配對方針能夠延續下去。

生物樣本僅局限在香港是實驗室目前最大的挑戰。(林若勤攝)

盼設生物樣本綠色通道

今年5月,國家科技部宣布讓中央科研資金「過河」計劃,即香港的大學和科研機構可以向中央財政科技計劃直接申請項目經費,研究使用的儀器亦可免收關稅,實行兩地互通。但儘管如此,蔡宗葦卻形容研究遇到「重大瓶頸」,因法律法規的限制導致人體生物樣本不能過關。即使在內地城市取得大量空氣及生物樣本,有關研究亦難在香港進行,只能於浸大在深圳的研究院處理,而從事環境污染與人體健康的研究正正需要大量的生物樣本。

蔡宗葦表示,樣本的互通對於研究相當重要。由於目前實驗室研究的樣本僅限於香港,與內地的樣本數量差異甚大。他期望「資金過河」後,能進一步實施生物樣本及儀器互通,例如與國內醫院合作,促進本港科研的發展。他希望香港科研政策能夠更加開放,立足香港、輻射全球,例如可以抓緊大灣區的合作機會,不要妄自菲薄。

上文刊載自第143期《香港01》周報(2018年12月24日)《嶄新技術 破解疾病與污染之謎》。

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