科技生活

人類巨細胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV）是人類病原之一，屬於泡疹病毒。在美國，估計80％人口身上帶有這種病毒，我國更高。在大部分人體內，HCMV只潛伏而不作怪。

HCMV是複雜的大型病毒，基因組中的基因會製造許多特異且功能不明的蛋白質。已知HCMV感染會導致：胎兒中樞神經系統異常發育、免疫不全症者的伺機性感染、冠狀動脈的病變及細胞的癌化。

科學家發現，有一種致死又常見的腦瘤與HCMV有關。要是把治療目標鎖定人類巨細胞病毒，能延緩癌組織的再生長。

話說2002年，科學家在27名多形性膠狀母細胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM）患者腦子裡，發現只有癌組織中有HCMV，癌組織周圍的健康組織則沒有。2007年，美國杜克大學的團隊發現，HCMV雖然在一般人體內只是潛伏著，可是在至少9成GBM患者體內是活躍的。

今年6月，這個杜克大學團隊在美國臨床癌症學會大會上，發表了最新的研究成果。他們研發了一種疫苗，促使病人的免疫系統攻擊HCMV，也就是攻擊癌組織。動手術割除癌組織的病人，合併接受疫苗、放射線療法、以及化學療法之後，12個月後GBM仍未復發。要是不施打疫苗，這種病人通常六、七個月後GBM就會復發。病人的存活期，從14個月提升到20個月以上。

長久以來，肝癌一直是國人癌症死因的前幾名，肝炎或肝硬化也久居國人十大死因之一，「肝病」似乎成為台灣的國病。根據統計，國人肝病患者中近7成屬於B型肝炎，平均每年有近8千人死於與B型肝炎相關的肝病。

國內有無數專家學者致力研究B型肝炎的治療方法，臺灣大學醫學院臨床醫學研究所高嘉宏所長正是其中之一。他率先從病毒和宿主基因的角度切入，探討B型肝炎病毒、病患與干擾素治療三者之間的關係，並成功發展出一套個人化治療的方法。這項創新成果不僅為B型肝炎治療提供一個新方向，也使他獲得「行政院2011年傑出科技貢獻獎」的殊榮。

肝病三部曲

亞洲人罹患的慢性肝病中，「B型肝炎」與「C型肝炎」是最常見的兩種；在台灣，B型肝炎患者的人數更遠超過C型肝炎。感染B型肝炎病毒的患者中，近3成屬於「慢性肝炎患者」，這些人大都會逐漸發展成「肝硬化」。另外7成的「不活動帶原者」，仍有少數會發展成「肝癌」。無論是哪一種類型的病患，最終都有2～4成的風險死於末期肝病。因此肝炎、肝硬化及肝癌儼然成為「肝病三部曲」。

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近年來許多令人聞風喪膽的傳染病不時出現，相信臺灣的民眾都不會忘記2003年SARS肆虐的情形；原本只會感染家禽的禽流感，也頻頻傳出感染人類的案例。這些難以預測的病毒，比任何武器都強悍、可怕，因此當前有許多科學家，致力於研製消滅與預防這些致命疾病的藥劑。另一方面，為了讓這些病毒無所遁形，開發出快速、準確的檢驗試劑也是刻不容緩的工作，當然檢驗試劑的經濟價值也會隨著水漲船高。

根據美國的研究調查，在2000年全球體外診斷試劑市場已達233億美元，同時每年以約7％的幅度向上攀升。在臺灣，許多廠商也紛紛投入檢驗試劑的研發製造，光是近5年來，投入檢驗試劑領域的臺灣生技廠商就多達20家以上。檢驗試劑的種類，從疾病檢驗、驗孕、驗血型，到測試公共場所販售的飲料是否含有禁藥等。隨著人類對傳染性疾病預防監控觀念的日漸重視，檢驗試劑的需求也逐漸擴大。

傳染性疾病的檢驗，要從找出病原體開始。病原體是引起疾病的微小生物，一旦確定病患體內的病原體為何，才能對症下藥。辨識病原體和辨認一個人一樣，必須找到這個人的外型特徵，張三有鬍子，李四嘴角有個痣，藉由辨識病原體的特殊標記，就可以確認該病原體了。一般用來辨識的標記有3種型態，分別是DNA、信使RNA（messenger RNA, mRNA）以及蛋白質。我們就先從認識DNA到合成蛋白質的過程開始吧！

從基因到蛋白質

生物的遺傳物質去氧核醣核酸（DNA），是構成細胞核中染色體的基本成分，它是由磷酸根、五碳核醣與含氮鹼基所組成的。含氮鹼基有4種：腺嘌呤（adenine，簡稱為Ａ）、鳥糞嘌呤（guanine，簡稱為Ｇ）、胸腺嘧啶（thymine，簡稱為Ｔ）和胞嘧啶（cytosine，簡稱為Ｃ）。

試管嬰兒的緣起

愛德華茲（Robert G. Edwards）教授早年由研究小鼠到兔子精卵的實驗，繼而投入研究人類體外受精的機轉。

三、四十年前的醫療器材（尤其是陰道超音波）尚未發展成熟，要取得卵子只能剖腹（當時剖腹是相當危險的大手術）或藉由腹腔鏡的技術。當時的腹腔鏡儀器也不如現在的進步，好不容易找到一位專精腹腔鏡的婦科醫師願意合作，但當時英國醫學界及劍橋大學充斥著眾多不同的意見，許多人質疑取卵手術可能造成婦女傷害；有更多的人則擔心胚胎在體外受精和成長的安全性，憂慮是否會造成畸形胎兒？

在備受各方阻撓的惡劣環境中，他堅守自己的理念二十餘年，終於在1978年誕生了人類史上第一名試管嬰兒，露易絲布朗（Louise Brown）。

揭開試管嬰兒的神祕面紗

今（2007）年8月21日，《聯合報》以不小的篇幅報導了「英國第一型糖尿病患者接受胰島細胞移植成功」的新聞。可是這根本不是新聞。這個技術是由一個加拿大的團隊發展出來的，他們利用從屍體中取出的胰島細胞，移植到病人的肝臟中。後來日本從活人體內取出胰島細胞，移植到病人體內，也成功了。英國的醫療團隊學會了同樣的技術後，很快就進行臨床實驗。

最早接受手術的兩位第一型糖尿病患者，BBC都做過大幅報導，例如2004年6月14日，BBC報導了其中一位婦女患者的故事。她接受胰島細胞移植後，身體的反應非常好，不但不再需要注射胰島素，還要加入6月26日在倫敦傳遞奧運聖火的跑步行列（按，全程48公里）。

事實上，接受過這種手術的病人，能夠完全擺脫胰島素針劑的並不多。此外，排斥仍然是個待解決的問題，因為有些病人在四、五年以後還是得靠胰島素針劑維生。

另一個與糖尿病醫療有關的消息，來自日本名古屋大學醫學院神經內科學講座祖父江元領導的團隊。他們發現免疫球蛋白可以大幅改善糖尿病引起的嚴重神經痛、肌肉無力等症狀，並在今年8月號的《神經學》期刊上發表了一份臨床報告。有一位現年57歲的第二型糖尿病患者，必須以輪椅代步。醫師為他注射了免疫球蛋白之後，他能站起來，而且可以拄著手杖走路。雖然免疫球蛋白並沒有消除其他的臨床症狀，但是已經使病人的生活品質改善了。

最後，我們談談糖尿病人的飲食須知吧。美國波士頓麻州綜合醫院糖尿病中心主任，針對第二型糖尿病患者的飲食主編了一本手冊，8月底由哈佛健康出版社出版。這本書最重要的論點就是：糖尿病患者的飲食，該注意的地方與一般人該注意的事項，沒有什麼不同，世上沒有「糖尿病患者專用的健康食譜」。簡言之，糖尿病人在飲食上該特別注意的是：控制體重與血糖，以及控制與心血管疾病有關的風險因子。一般人也是這樣。

微流技術自1980年代開始發展，迄今已超過30年，它是一個結合工程，物理，化學，奈米及生技的跨領域技術。微流道技術特色為處理及操控微量樣本，其精確度可達奈升(nL)等級。微流道技術在生物醫學領域有相當廣泛的應用，例如結合免疫磁珠可偵測淋巴癌細胞、結合光學感測技術可進行腫瘤細胞之偵測、結合分級篩選平台可檢測精子活力、結合生降溫系統可建立即時微量聚合酶連鎖反應系統 (real-time micro PCR)等。

義守大學王智昱教授團隊期待利用微流道技術創新合成多功能微磁珠，方法是結合超順磁奈米粒子與高分子材料，合成粒徑約在數個至數百微米之間的微磁珠。微磁珠其磁性來自於超順磁奈米粒子的介入，已廣泛用於生物標識與偵測、藥物傳輸、免疫分析、選擇性分離等方面，因此極具價值。

傳統製備方法使用二步驟法製作微磁珠，首先會以化學方法合成超順磁奈米粒子，再利用微乳化法將各式材料包覆之，最後形成微磁珠。例如，吳(Wu)等人利用二氧化矽(SiO₂)包覆四氧化三鐵(Fe₃O₄)奈米粒子之後，再以高分子材料包覆之，以製成多功能磁珠。

劉(Liu)等人則發表一種新的方法，可將已製備之四氧化三鐵(Fe₃O₄)奈米粒子，在不經任何表面改質的條件下，藉由氫鍵鍵結直接包覆於高分子內而形成磁珠。王智昱教授認為可以藉由微流道技術與化學反應之整合，開發高均一粒徑之微磁珠新合成法。其方法為使用內含二價及三價鐵離子之高分子溶液，利用微流道造粒技術形成微液滴，該微液滴滴入固化液中，同時產生共沉澱反應(製成超順磁四氧化三鐵奈米粒子)和凝膠反應(製成高分子微珠)。由於過程僅需一個步驟，因此具有降低成本之優勢，且具可以連續式生產。

王智昱教授引用其2013年8月最新的研究成果，說明利用微流道造粒晶片技術，可以製造出粒徑可調控，且非常均一的微磁珠。若進一步調整高分子種類，就可以製作出各式樣特殊形狀的微磁珠。因這些微磁珠生物相容性佳，且多具有順磁性，可以瞬間被高通量磁石所吸引，所以王智昱教授已經應用於磁導性藥物載體、磁擾性藥物釋放、重金屬移除等領域。

魚類的基因轉殖技術提供了一個在活體研究脊椎動物的基因調控功能、以及胚胎發育機制簡單有效的方法，還可以應用於人類疾病的動物模式、汙染物／毒物的檢測、藥物篩選或品種改良。但最有趣的莫如可用來創造帶有螢光的觀賞魚，而增加了熱帶魚的附加價值。

美麗的意外

當初筆者的實驗室想證明，含有組織（如眼睛或肌肉）專一性的啟動子與非專一性的啟動子，在轉殖魚身上的活體表現到底有多少差異，以及有哪些DNA組成的元素會增強外來基因在宿主上的表現。於是開始構築許多表現載體，並對一種小型且身體較透明的淡水魚–稻田魚（medaka fish，又稱青鱂魚）–進行基因轉殖，希望以綠螢光的表現程度做為初步的比較基礎。

筆者的一位碩士生周記源在1997年開始構築一些表現載體，並陸續轉殖到稻田魚胚胎中。其中一組含有非組織專一性（即全身性）啟動子的表現載體，在轉殖入魚體後，使整個胚胎都發出綠色螢光而亮了起來，這現象令筆者十分驚奇。接著，另位碩士生洪龍賢於1999年開始篩選這些發螢光的轉殖品系，進行配對、繁殖及DNA檢測，而使筆者實驗室產生了世界第一個全身都發綠螢光且能穩定繼代遺傳的基因轉殖稻田魚。於是，一種嶄新的觀賞魚品系「螢光魚」石破天驚地出現了。

螢光魚在國外又稱為「基因改造寵物魚」（GM pet fish）。螢光魚就是利用顯微注射法，把一段構築好的外來DNA片段注入熱帶觀賞魚的受精卵內，再經過培育、外表篩選、DNA檢驗、繼代培養所得到的一種特殊品系。

胰島素的主要功能

在正常情況下，我們的身體會把吃進去的澱粉或糖分等碳水化合物分解轉變成葡萄糖，做為身體的能源，或經稍許改變儲存起來，以備日後的需要。葡萄糖經由消化系統進入血液後，稱為血糖，而葡萄糖要能順利地進入細胞內，供給細胞能量，則需靠胰島素的作用。

胰島素是由胰臟所分泌，屬於合成代謝性的荷爾蒙，也就是透過胰島素可促進身體內合成儲存肝醣的作用，而降低血液中葡萄糖的量。因此促進葡萄糖轉化成肝醣，或增加脂肪酸和胺基酸的儲存量，都可達到降低血糖的作用。

胰島素作用於肌肉、脂肪和許多組織，藉由與細胞上的胰島素受器結合，而促使葡萄糖進入細胞中。因此胰島素分泌不足時，會出現兩種現象，一是葡萄糖進入組織或細胞的量減少，一是由肝臟釋出到循環中的葡萄糖增加，導致血糖過多而細胞內的葡萄糖反而不足的現象。

血糖上升的生理反應

十幾年前，一氧化氮只不過是一種帶有毒性的分子，被世界各國的環保單位列在黑名單上，它常在大氣汙染或抽菸噴氣中出現，也是酸雨的來源之一。二十幾年前，醫學界學者作夢也沒有想到人體會製造這個氣體小分子，而且是細胞傳遞信息和指令的分子。
小百科

一氧化氮是一個小氣體分子（NO，分子量是 30），它帶有 15 個電子，是有奇數電子的自由基分子。氧化氮族有幾個兄弟（不同價數的氮）：有麻醉功能的一氧化二氮（N₂O）是正一價，NO 是正二價，N₂O₃ 是正三價，NO₂ 是正四價，N₂O₅ 是正五價。它們各有不同的物理與化學性質。

1980 年代，科學家發現人體能從精胺酸（基本胺基酸之一）藉由一氧化氮合成酶製造一氧化氮。因為一氧化氮帶有不配對的電子，所以穩定性低，這種高活性的分子就在人體裡扮演了許多不同的角色：能殺菌滅毒而有免疫功能，也能穿越細胞薄膜以滲透方式傳遞信息等。1998 年，傅齊高（Robert Furchgott）、伊格納洛（Louis J. Ignarro）和姆拉德（Ferid Murad）3 位科學家因一氧化氮的研究成果而榮獲諾貝爾生理醫學獎。

靈機一動

先來說個有趣的故事。話說一百多年前，當時開山鑽洞的工程經常使用硝基甘油當火藥，但是硝基甘油非常不穩定，常常發生事故，於是諾貝爾就發明了用硝基甘油當火藥時的安全配方，因獨家製造而獲大利，為了回饋社會便設立了諾貝爾獎。諾貝爾晚年罹患心絞症，醫生要他服用硝基甘油，他曾向好友發牢騷：「這真是命運在作怪，我的醫生竟然要我口服硝基甘油。」諾貝爾當時拒絕服用硝基甘油，他說硝基甘油會引起頭痛，並不認為硝基甘油能減輕他心絞症的痛苦。