伊波拉不再是不治之症？兩種抗體藥物取得一線曙光

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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mRNA 療法的應用，猶如科學家嘗試以凡人之軀、撰寫神意、扭轉命運。這傳說似的幻想，如今卻近在眼前。

以凡人之身，編寫生命的語言

許多治療，都和蛋白質有關，如：若能在心肌梗塞處，提供生長因子，就能恢復心臟生機；若能訓練白血球辨認腫瘤蛋白質，就能抑制癌症。而細胞生產蛋白質的指令，來自 DNA、mRNA，換言之，若能掌握編寫 DNA 或 mRNA 的技術，就能調控蛋白質、治癒疾病 ^[1]。

起源

mRNA 被發現於上世紀的六零年代，「DNA→mRNA→蛋白質」的邏輯因此建立 ^[2]。而利用 mRNA 和 DNA 治療疾病的基因療法，開始在科學界裡萌芽。再過三十年、九零年代時，科學家首次將 mRNA 或 DNA 直接注入小鼠，並觀察到人工 mRNA 和 DNA 都能操控小鼠肌肉、製造人工蛋白 ^[3]，能發光的小鼠顯示基因療法並非幻想。但很快地，科學家在選擇 DNA 或 mRNA 來編寫指令時，發現 mRNA 在應用上非常困難，事實上，脆弱到不堪使用。

RNA 的物理性質上比 DNA 更脆弱，同時人體組織裡豐富的分解酵素，限制了 mRNA 療法的可用性。更嚴重的是 mRNA 會引起強烈的免疫發炎反應，人工注入的 mRNA 不僅被破壞，更可能引起副作用，危害病人 ^[4]。在基因治療的道路上，大多數人拋棄 mRNA、轉投 DNA 的領域。

除了少數幾位。

拯救生命的英雄，並不總是穿著披風

1998 年，來自匈牙利的科學家－卡林柯（Katalin Karikó）和魏斯曼（Drew Weissman），因共用印表機而結識、合作。她們詢問自己，細胞會攻擊人工注射的 RNA，但細胞本體也有豐富的 RNA，為什麼不攻擊自己呢？深研後發現，人體細胞自有的 RNA，其組成的核苷酸常使用 A、U、G、C 以外的特殊核苷酸，如：哺乳動物 rRNA 裡的偽尿苷（pseudouridine, Ψ）比例是細菌 rRNA 的 10 倍。那麼，若模仿自然、使用特殊核苷酸編寫 mRNA，就能逃脫被偵查、破壞的命運嗎？

2005 年，兩人發表了「避開偵查、減少發炎反應」的 mRNA 技術。在細胞實驗中，以偽尿苷取代 U 而製成的人工 mRNA，有效地避開了細胞的偵查、操控細胞分泌人工蛋白質。2008 年，該技術在動物層級上獲得成功 ^[4]。但此成功未在學術圈引起驚天波瀾，反倒是兩間小公司看到論文後、買下了她們的專利，一間叫莫德納/Moderna、另一間是德國公司－BioNTech，簡稱 BNT。

時光流轉，來到了 2020 年。

莫德納和 BNT 以當年的專利為基礎，光速推出新型冠狀病毒疾病/COVID-19 疫苗、一戰成名。科學家憑著 mRNA 療法的快速、靈活，拯救了千萬生命。mRNA 療法也藉由大規模施打疫苗，證明了安全、有效。這場頃覆一切的瘟疫，同時也開啟了 mRNA 療法的無限可能。

mRNA 療法的優勢 ^[5]

mRNA 療法屬基因治療，目前僅 COVID-19 疫苗被廣泛使用，其他應用尚在臨床、實驗室階段。但它獨特的優勢，猶如未雕琢的原鑽，令人著迷。

• 製程快速：

以 COVID-19 疫苗為例，因為無需細胞培養、病毒養成、純化等繁雜工藝，莫德納從設計到生產 mRNA 疫苗，僅花了 25 天。此等高速的開發優勢，在每日一變的急性傳染病疫苗開發中，科學家擁有了更迅速的反應能力。而在癌症治療上，mRNA 的快速生產、靈活調整的優勢，讓「客製化」的癌症療法成為可能。科學家可以分析每位患者的腫瘤細胞、尋找其獨特的腫瘤蛋白質，進而客製化 mRNA 藥物。

• 自帶活化免疫細胞的性質：

如前所述，細胞討厭外來的 RNA；細胞內的受體，能偵測外來 RNA，拉響警報、活化免疫系統 ^{[6] [註2]}。在傳染病疫苗的領域，科學家故意利用 mRNA 會引起發炎的特性，以修飾核苷酸等技術，調整疫苗活化免疫系統的程度、設計出無需佐劑就能對抗急性傳染病的 mRNA 疫苗。

• 和 DNA 療法相比，mRNA 安全性更高 ^[註1]：

mRNA 不進入細胞核、在細胞質即可作用，因此不存在插入染色體、引起突變意外等風險。且相較於 DNA， mRNA 降解快，也可透過修飾核苷酸、替換投遞載體等方式，調整 mRNA 存在的時間。過往研究曾發現，注射 DNA 疫苗後，DNA 至少會持續 2 週，並可從注射部位擴散到全身組織 ^[2]，從而構成未知的潛在風險。因此 mRNA 較脆弱、分解快的本質，反而讓人比較放心。

而且 mRNA 的製程中，無需培養細胞或病毒，外來物汙染的風險較低。以 COVID-19 疫苗為例，不論是去活化病毒疫苗（如：科興、國藥），亦或腺病毒載體疫苗（如：AZ、嬌生）的製程中，都要讓病毒感染細胞、大量複製，最後再催毀細胞、殺死病毒、除去汙染細胞碎片等。這些製程，難免會殘留細胞屍體、DNA 等汙染物，帶來些許隱憂。

mRNA 療法的各種應用 ^[2]

除了 COVID-19 疫苗外，mRNA 療法尚可應用在癌症、多發性硬化症、心肌梗塞，甚至是愛滋病的治療等。

治癒癌症－克雷默的故事 ^[7]

52 歲的克雷默（Brad Kremer）打了一針 mRNA。不，不是為了預防 COVID-19，是治療黑色素瘤。

參與癌症臨床試驗之前，他皮膚的惡性腫瘤已經侵犯到肝臟、脊椎。克雷默的背痛日漸加劇、體重快速被侵蝕，死神即將取得勝利。而打了 mRNA 第一針的數週內，克雷默驚奇的看到，皮膚上硬幣大小的腫瘤硬塊、以肉眼可察的速度縮小、扁平、退色。隨著療程持續，食慾慢慢恢復、背痛消退，並且儀器中的影像顯示腫瘤正在縮小、消失。

帶給克雷默希望的疫苗代號是 BNT122，製造商是德國 BioNTech，除了傳染病疫苗外，它們也專注於癌症領域。2017 年，13 名末期黑色素瘤的患者接受特製個人化的 mRNA 療法，依據每位病人的腫瘤細胞設計 mRNA，進而特訓免疫系統，讓免疫細胞辨認、殺死「壞細胞」。試驗取得了階段性成果，治癒癌症的「神諭」又近了一步。

人體的免疫細胞本就能剿滅腫瘤，但可能因老化、腫瘤特性等原因，使免疫系統放任腫瘤生長。因此，若能用 mRNA 療法特訓、直接把「壞細胞」的長相放到免疫細胞的面前，就能特化出專殺腫瘤的特種部隊。

mRNA 可應用的腫瘤基因療法有二 ^[8]：

1. 以樹突細胞為目標：機制仿似 COVID-19 疫苗。將腫瘤細胞特有的蛋白質編入 mRNA，投遞入樹突細胞，再由樹突細胞表現敵人蛋白質、通知 T 細胞。
2. 以 T 細胞為目標：即近期熱門的 CART（chimeric antigen receptors T cell）療法。創造全新的 T 細胞的表面受體，故意設計出可辨認出腫瘤的受體，再將其編碼入 mRNA、投遞入 T 細胞，人工培養出可認出腫瘤的 T 細胞軍團。目前美國已有專門治療淋巴癌的 CART 療法上市。

緩解自體免疫疾病、過敏疫苗－用 T 細胞克制 T 細胞

免疫系統若失控，就會攻擊人體、引發紅斑性狼瘡、多發性硬化症等自體免疫疾病；也會引起過敏性鼻炎等令人不適的過敏反應。因此，系統裡也有內控、抑制免疫的憲兵－調節性T細胞（regulatory T cell/T_reg cell）。科學家也試圖利用mRNA療法活化調節性T細胞、調低過度活躍的免疫反應，緩解自體免疫疾病。

mRNA 所針對的自體免疫疾病有二：

1. 預防、緩解自體免疫疾病 ^[9]：樹突細胞是人體的哨兵，它會不分敵我地到處吞食蛋白質，但只有「同時收到發炎訊號」時，才會驚覺「外敵入侵」、呼叫負責總體戰的 T 細胞。科學家刻意鑽此漏洞、設計了「不引起發炎訊號」的 mRNA 疫苗（不含佐劑、mRNA 使用特殊核苷酸），讓樹突細胞吞食會引起多發性硬化症的自體抗原、但卻不引起發炎訊號。以此方式教育細胞「這是正常的蛋白質，不要隨便攻擊它」。
2. 過敏疫苗 ^[2]：mRNA 療法在多發性硬化症的小鼠模型上，成功地推遲了發病的年齡、減輕疾病的嚴重度。而且沒有傳統化學藥物、無差別壓制免疫力的副作用。T 細胞會透過許多路徑活化，如：T_H1, T_H2 等，其中 T_H2 會誘發 IgE 等導致過敏的反應。幸好 T_H1, T_H2 之間是競爭關係，若能提前活化 T_H1，就能避免導致過敏的 T_H2 出現。因此科學家利用 mRNA 疫苗活化偏向 T_H1 的特性，設計了預防過敏的疫苗，在過敏性鼻炎的小鼠模型上，成功地預防了過敏疾病。

mRNA操控細胞定位，協助患部組織再生

許多疾病是缺乏適當蛋白質所引起，而 mRNA 能操控細胞分泌人工蛋白質，並具備短時間被分解的安全性優勢，使許多科學家試圖用 mRNA 操控細胞分泌正確的蛋白質、治療疾病。

例如針對心肌梗塞的小鼠，科學家將血管內皮生長因子（Vascular endothelial growth factor, VEGF）編入 mRNA，再注入心臟肌肉後，發現心肌梗塞小鼠的心臟功能提升、並存活期也隨時延長 ^[2]。

而科學家更利用編碼 mRNA 的方式，操控細胞的定位。間質幹細胞（MSC, Mesenchymal stem cell）能協助組織再生、加速傷口癒合。但在應用上，間質幹細胞不會自動、乖巧地跑到發炎的患處。科學家將可導引到發炎區域的蛋白質編碼入 mRNA，再植入幹細胞中。成功地在小鼠模型上，證明了此設計下的間質幹細胞會乖乖地定位、協助患部組織再生 ^[10]。

結語

mRNA 療法的故事，宛如二次元的幻想真實地發生。突然爆發的瘟疫，讓科學家多年的夢想－以凡人之軀編寫神諭，一夕成真。也使得治癒癌症、預防自體免疫疾病的目標，又真實了一些。也許，在可見的未來裡，罕病不再可懼、癌症終將治癒。

註釋

1. 在某些應用上，該特點為優勢，但在其他應用裡，mRNA 療法的特點，可能反倒為弱勢。DNA、mRNA 療法並無高下之分，需視使用目的而擇之。
2. 細胞的類鐸受體（Toll-like receptors, TLRs）負責偵測入侵者或組織被破壞的各種小分子，如：TLR3-偵測雙股 RNA、TLR7, 8-偵測單股 RNA。另也可以偵測細菌鞭毛蛋白、微生物的 DNA 等。

1. 蔣維倫 (2021) 拯救世界的 mRNA 疫苗——疫苗科學的里程碑（四）。泛科學
2. Ugur Sahin, Katalin Karikó & Özlem Türeci (2014) mRNA-based therapeutics — developing a new class of drugs. Nature Reviews Drug Discovery. DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278
3. J A Wolff 1, R W Malone. et. al. (1990) Direct Gene Transfer into Mouse Muscle in Vivo. Science. DOI: 10.1126/science.1690918
4. 蔣維倫 (2021) 終結疫情、治癒癌症，從魯蛇到英雄！拯救世界的 mRNA 療法和它的母親。科學月刊
5. Norbert Pardi, Michael J. Hogan, Frederick W. Porter & Drew Weissman (2018) mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nature Reviews Drug Discovery. DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
6. Jiskoot W., Kersten G.F.A., Mastrobattista E., Slütter B. (2019) Vaccines. In: Crommelin D., Sindelar R., Meibohm B. (eds) Pharmaceutical Biotechnology. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-00710-2_14
7. Elie Dolgin (2019) Unlocking the potential of vaccines built on messenger RNA. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-019-03072-8
8. Khalid A. Hajj & Kathryn A. Whitehead (2017) Tools for translation: non-viral materials for therapeutic mRNA delivery. Nature Reviews Materials. DOI: https://doi.org/10.1038/natrevmats.2017.56
9. Christina Krienke, Laura Kolb. et. al. (2021) A noninflammatory mRNA vaccine for treatment of experimental autoimmune encephalomyelitis. Science. DOI: 10.1126/science.aay3638
10. OrenLevy, WeianZhao. et. al. (2013) mRNA-engineered mesenchymal stem cells for targeted delivery of interleukin-10 to sites of inflammation. E-Blood. https://doi.org/10.1182/blood-2013-04-495119

中國新型冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 來得又急又快，在此困境下，醫生們不得不將手上的藥物打出，期許某支藥物，能夠撂倒死神，挽救命懸一線的患者。

2020 年 1 月 19 日，一名 35 歲的美國男子出現在了華盛頓州的急診室。儘管沒有顯著的病徵（體溫 37.2℃、脈搏 110次 / 分鐘、血氧濃度 96%），胸部 X 光也無異常¹。

但病人陳述的武漢旅遊史，讓醫護心中敲響了警鈴，立馬向美國疾病管制中心 (US CDC, Centers for Disease Control and Prevention, 以下簡稱美國 CDC) 報告，同時在 48 小時內進行了所有常見呼吸道病毒的測試^{註1, 2}，結果皆呈陰性。

1 月 20 日，美國 CDC 報告出爐，確診為美國第一例 SARS-CoV-2 感染者！於是一場與皇冠死神拉扯的拔河賽正式開始了。

由此例可以發現幾個特點（非通例，僅就此例觀察）：

• 患者全程症狀和流感極為類似（咳嗽、乏力等）
• 患者感到不舒服時，並未有高燒、胸部 X 光無顯著肺部浸潤；直到感染約 6 天後出現高燒；感染第 9 天胸部 X 光出現肺部浸潤。

若非患者誠實告知旅遊史、醫護人員警覺性高、US CDC 慎重以對，則此例武漢肺炎 (COVID-19) 的病例表徵確實和流感極為類似，恐怕送醫的時間會更晚。

一名誠實的患者、一群遵守流程的醫護團隊

醫護們起初僅提供支持性療法，包含退燒、補充液體等。期間生化檢測發現白血球減少、血小板減少、肝功能指數變化等。

儘管入院時病徵不明顯，但隨著病程加速，病毒侵犯全身組織，各處檢體的病毒量開始提高，甚至在糞便中也能採集到病毒（見下圖）。

而在胸部 X 光檢測裡，入院時肺部顯示正常；但病毒持續在男子體內肆虐，病況急轉直下。

感染第 9 天（1/24, 入院第 5 天）發現左肺下葉肺炎，同時臨床上出現呼吸困難、血氧飽和度值降至 90％（最低應至少 96%）。隔日被迫使用氧氣呼吸和抗生素減緩感染。

然而病況並沒有因此轉好，雙肺惡化出肺炎。此時如無法取得進展，死神即將擊倒醫護團隊、取得最後的勝利。

Remdesivir 聽說能搞定RNA病毒？換你上了

Remdesivir 是模仿 DNA、RNA 的藥物，它能鑲入 RNA 的複製酶 (RNA-dependent RNA polymerase)，阻礙 RNA 鏈持續地延展，進而阻斷病毒的生命^{2, 3}。Remdesivir目前在治療伊波拉出血熱裡取得臨床第三期的成果^註3。

由於患者的情況每況愈下，醫護團隊在感染第 11 天起開始靜脈注射 Remdesivir。

沒想到這個臨場拉來的救援投手展現了強大的壓制力，隔日患者的臨床感受就開始恢復、血氧飽和度值上升到 94-96％，無需額外補充氧氣，直到本研究紀錄截止日 (1/30)，各項情況都持續改善，病人逐漸康復中。

從美國第一例中，可以學到啥？

從美國第一例武漢肺炎的案例，從感染、通報到治療，都有值得學習的地方，個人摘要如下：

• 誠實申報，不因畏懼而隱瞞旅遊史。
• 團隊提高警覺、完整訓練。儘管 X 光、病徵並無呈現急症，但醫護團隊顯然受過良好訓練，才能第一時間上報 US CDC。
• 逐日觀察，定量、定性地公佈醫療數據。因此我們才知道原來糞便也藏有病毒、發燒後數天 X 光才有肺部浸潤的表徵、上吐下瀉也可能是武漢肺炎的病徵之一。
• 大膽使用 Remdesivir，並取得極佳的治療效果，鼓舞了全球。個人建請台灣衛生福利部專案進口該藥物，立即投入實驗。

面對疾病，只有透明、團結、無私才能取得上風。因為病毒是全世界最公平的生物，不因國籍、宗教、性傾向而選擇感染者。

人類會因政治傾向、國籍共識而區分敵我。但病毒對全世界都很公平，只要人類不團結，每個人都是病毒的食物。

註解

1. 包含腺病毒、副流感、A 和 B 型流感、鼻病毒等。
2. 台灣決定一旦發現疑似病例，立刻先使用壓制流感的藥物，借此排除流感的可能性。確實是非常高明的做法，值得大力讚美。
3. Remdesivir 設計上是廣效型的抗 RNA 病毒藥物，並非單純僅抵禦伊波拉病毒。

1. Michelle L. Holshue, M.P.H., Chas DeBolt, M.P.H., Scott Lindquist, M.D., Kathy H. Lofy, M.D., John Wiesman, Dr. P.H., Hollianne Bruce, M.P.H., Christopher Spitters, M.D., Keith Ericson, P.A.-C., Sara Wilkerson, M.N., Ahmet Tural, M.D., George Diaz, M.D., Amanda Cohn, M.D., LeAnne Fox, M.D., Anita Patel, Pharm. D., Susan I. Gerber, M.D., Lindsay Kim, M.D., Suxiang Tong, Ph.D., Xiaoyan Lu, M.S., Steve Lindstrom, Ph.D., Mark A. Pallansch, Ph.D., William C. Weldon, Ph.D., Holly M. Biggs, M.D., Timothy M. Uyeki, M.D., and Satish K. Pillai, M.D. for the Washington State 2019-nCoV Case Investigation Team (2020) First Case of 2019 Novel Coronavirus in the United States. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2001191
2. Guangdi Li & Erik De Clercq (2020) Therapeutic options for the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV). Nature Reviews Drug Discovery. DOI: 10.1038/d41573-020-00016-0
3. Ariane J.Brown John, J. Won, Rachel L. Graham, Kenneth H. Dinnon III, Amy C. Sims, Joy Y. Feng, Tomas Cihlar, Mark R. Denison, Ralph S. Baric, Timothy P. Sheahan (2019) Broad spectrum antiviral remdesivir inhibits human endemic and zoonotic deltacoronaviruses with a highly divergent RNA dependent RNA polymerase. Antiviral Research. 169. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2019.104541

如果早期（接受此藥物）治療，感染伊波拉病毒的患者，超過九成能活下來。

－Nature News¹

與顯微鏡下極美的外表不同，伊波拉病毒（Ebola Virus）非常致命。它幾乎能感染所有細胞，甚至包含身體免疫系統的哨兵——巨噬細胞（macrophages）和樹突狀細胞（dendritic cells）²；感染了伊波拉，致死率最高可至 90%，幾乎是令人絕望的傳染病 ^{3, 4}。

需要「被吃掉」，才能繁殖的病毒

駭人的致死率讓它成為科學家一探究竟的對象。科學家發現伊波拉病毒的生活史中，需要「被免疫細胞吃掉」才能複製、繁殖。

一般而言，微生物被免疫細胞吃掉後，就會被裹入胞器內；胞器內的低 pH 環境和蛋白酶，能將微生物切斷、分解，進而殺死微生物。但伊波拉病毒恰好就是利用我們的防禦機制，反將免疫細胞一軍。

因為伊波拉病毒的表面布滿了特殊的糖蛋白，當病毒被裹入酸性環境、蛋白酶切斷表面醣蛋白，所剩下的醣蛋白碎片，恰好可誘使胞器的膜和病毒融合，進而使病毒逃脫、釋出RNA ^{註1；參考資料 2, 5, 6}。換言之，若能阻止病毒的膜融合，就能遏止伊波拉的繁殖，進而捻熄它的生命之火。

巨大的成功，臨床試驗大步邁進

2018 年 11 月，西非的剛果民主共和國啟動了四種藥物的人體試驗 ^{7, 8}。其中 mAb114 和 REGN-EB3 兩種抗體型藥物取得了巨大的成效，使用 mAb114 的存活率達89%，而使用 REGN-EB3 的早期病患更有了高達 94% 的存活率 ^{9, 註2}。

其中 mAb114 的原理是結合病毒表面的醣蛋白；即使在酸性環境、蛋白酶切除後， mAb114 仍能緊緊地咬住醣蛋白，阻斷了膜融合的步驟，進而困住病毒。

憑藉著如此令人驚艷的成功，監督該臨床試驗的學者們立刻宣布調整實驗方向（原本是以隨機分配，把 4 種藥物分配給受試者），撤換兩款舊藥，讓患者立即改用 mAb114 和 REGN-EB3 以挽救生命。

終於出現特效藥了嗎？

在本次的疫情裡，當地居民對歐美醫療團出現了產生高度反彈，認為病人活著被醫療團帶走，卻成了屍體，爆發居民拒絕治療、甚至殺死醫生的事件，促使相關單位對於新藥試驗更加謹慎。

因此，儘管本次的臨床試驗獲得如此巨大的成功，世界衛生組織和主要發展 mAb114 的美國國家衛生院仍不敢鬆懈，委婉地使用了「治療方法」，而非「治癒」或「特效藥」，但確實替前線的醫生們打了一劑強心針。

註釋

1. 絲狀病毒屬於單股、負 RNA 病毒
2. 此數據是病況較不嚴重、血液中病毒濃度較低的患者
3. ΔMuc和THL分別代表用不同方法處理過的醣蛋白，並非直接使用原始病毒的醣蛋白

參考文獻

1. Amy Maxmen (2019) Two Ebola drugs show promise amid ongoing outbreak. Nature News. DOI: 10.1038/d41586-019-02442-6
2. John Misasi1 and Nancy J. Sullivan (2015) Camouflage and Misdirection: The Full-On Assault of Ebola Virus Disease. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2014.10.006
3. Davide Corti, John Misasi, Sabue Mulangu. et al. (2016) Protective monotherapy against lethal Ebola virus infection by a potently neutralizing antibody. Science. DOI: 10.1126/science.aad5224
4. 中華民國衛生福利部疾病管制署。伊波拉病毒感染；疾病介紹
5. Stephen C Harrison (2008) Viral membrane fusion. Nature Structural & Molecular Biology. DOI: https://doi.org/10.1038/nsmb.1456
6. Andrea Rivera and Ilhem Messaoudi (2016) Molecular mechanisms of Ebola pathogenesis. Journal of leukocyte biology. DOI: 10.1189/jlb.4RI0316-099RR
7. National Institutes of Allergy and Infectious Diseases. Independent Monitoring Board Recommends Early Termination of Ebola Therapeutics Trial in DRC Because of Favorable Results with Two of Four Candidates. August 12, 2019
8. WHO. Update on Ebola drug trial: two strong performers identified. 12 August 2019
9. BBC News. Ebola drugs show ‘90% survival rate’ in breakthrough trial. 13 August 2019