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115年:放射治療(1)

關於週期素（cyclins）、週期素依賴性激酶（cyclin-dependent kinase, Cdk）及細胞週期之敘述，下列何者最適當？

A比較不同細胞的細胞週期，時間長度差異最大通常是M期
B週期素依賴性激酶的表現量，會隨細胞週期移動而改變
CS期的S代表DNA synthesis ，M期的M代表meiosis
D由G1進入S期，cyclins D 、E、A會依序協助調控

詳細解析

本題觀念：

本題測驗核心為細胞週期（Cell cycle）的調控機制。細胞週期的推進依賴於兩大關鍵蛋白質家族的交互作用：週期素（Cyclins）與週期素依賴性激酶（Cyclin-dependent kinases, Cdks）。了解各階段的時間長度差異、命名意義，以及特定 Cyclin 與 Cdk 在不同階段的表現動態，是放射生物學與基礎醫學的必備知識，這對於理解腫瘤增殖與放射治療敏感度有直接的關聯。

選項分析：

  • (A) 比較不同細胞的細胞週期，時間長度差異最大通常是M期

    • 錯誤。不同細胞之間，細胞週期時間長度差異最大的是 G1 期（Gap 1 phase）。S期、G2期與M期的時間在大多數哺乳類細胞中相對固定（例如 M 期通常僅需約 1 至 2 小時）。G1 期可以短至數小時，長至數天，或甚至讓細胞進入 G0 期（靜止期）長達數年不再分裂。

  • (B) 週期素依賴性激酶的表現量，會隨細胞週期移動而改變

    • 錯誤。在整個細胞週期中，週期素依賴性激酶（Cdks）的細胞內濃度（表現量）是相對穩定不變的。真正會隨著細胞週期各階段發生週期性濃度升降（合成與分解）的是週期素（Cyclins）。Cdk 激酶必須與累積到一定濃度的 Cyclin 結合，才能被活化並進一步推動細胞週期。

  • (C) S期的S代表DNA synthesis，M期的M代表meiosis

    • 錯誤。S 期的「S」確實代表 Synthesis（合成），即 DNA 進行複製的時期。但細胞週期所描述的是一般體細胞的增殖，因此 M 期的「M」代表的是 Mitosis（有絲分裂），而非 meiosis（減數分裂）。

  • (D) 由G1進入S期，cyclins D、E、A會依序協助調控

    • 正確。細胞從 G1 期推進至 S 期，參與調控的週期素有明確的先後順序：
      1. Cyclin D：在 G1 早期開始表現，與 Cdk4 / Cdk6 結合，推動細胞通過 G1 期。
      2. Cyclin E：在 G1 晚期表現，與 Cdk2 結合，促使細胞突破 G1/S 檢查點（Restriction point），正式進入 S 期。
      3. Cyclin A：在 S 期表現，與 Cdk2 結合，負責調控 DNA 的複製過程與 S 期的進展。 因此，依序為 Cyclin D → E → A。

答案解析：

綜合上述分析，選項 (D) 正確描述了 G1 期至 S 期間 Cyclins 的先後調控順序。選項 (A) 錯在時間變異最大為 G1 期；選項 (B) 錯在濃度改變的是 Cyclins 而非 Cdks；選項 (C) 錯在 M 代表 Mitosis。故最適當的答案為 (D)。

核心知識點：

醫事放射師國考中，放射生物學領域常考「細胞週期與其調控機制」，考生務必熟記以下觀念：

  1. 細胞週期的時間與輻射敏感度：
    • 週期長度變異最大：G1 期。
    • 放射線敏感度最高：M 期與 G2 期晚期。
    • 放射線抵抗性最高（最不敏感）：S 期晚期。
  2. Cyclin 與 Cdk 的動態關係：
    • Cdk：猶如細胞週期的「引擎」，表現量穩定，需依賴 Cyclin 活化。
    • Cyclin：猶如細胞週期的「油門」，表現量隨週期升降。
  3. 特定 Cyclin-Cdk 複合體的活躍階段：
    • G1 期：Cyclin D + Cdk4/Cdk6
    • G1/S 轉型：Cyclin E + Cdk2
    • S 期：Cyclin A + Cdk2
    • M 期 (G2/M 轉型)：Cyclin B + Cdk1 (組成 MPF, Maturation-promoting factor) (記憶口訣：D-E-A-B 對應 G1 - G1/S - S - M)

臨床重要性：

在放射治療（Radiotherapy）的臨床應用中，腫瘤細胞的細胞週期狀態會直接影響放療效果。臨床上常利用化學藥物（如紫杉醇 Paclitaxel）將癌細胞的週期「同步化（Synchronization）」並阻斷在對輻射最敏感的 M 期，隨後再給予游離輻射照射，以此產生加乘的殺傷效應，提高癌症治療的局部控制率。

參考資料：

  1. 生理學-細胞週期, 基礎醫學教室 - 高點醫護網. (https://doctor.get.com.tw/m/Journal/detail.aspx?no=403310)
  2. 細胞週期的調控 - 科學Online. 國立臺灣大學. (https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=1534)
  3. 認識化學治療 - 香港癌症基金會. (https://www.cancer-fund.org/wp-content/uploads/2017/04/Chemo_TC_Booklet_2016-1.pdf)
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