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北極圈內唯一!格陵蘭望遠鏡開張,連線「全球陣列計畫」把宇宙看得更清楚

活躍星系核_96
・2018/06/06 ・1721字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 513 ・六年級
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位在北極、杳無人蹤的格陵蘭冰原,因為大氣透明度高,是觀測宇宙的絕佳地點。

中央研究院天文及天文物理研究所與哈佛大學「哈佛-史密松天文物理中心」(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)的天文團隊,克服北極酷寒冰雪,於 2017 年起成功架設格陵蘭望遠鏡,並在今(2018)年 4 月,參與國際大型黑洞觀測計畫,未來可望為人類首次取得「超大質量黑洞」影像!

格陵蘭望遠鏡於格陵蘭空軍基地現況照片。相片提供/陳明堂。

克服低溫環境,在格陵蘭組裝毫米波電波望遠鏡

格陵蘭望遠鏡是目前唯一一座位於北極圈內的次毫米波天文觀測站。其本身是一個口徑 12 公尺的電波天線,並於 2011 年由美國國家科學基金會等單位授予現在的天文團隊。在中研院天文所主導下,將望遠鏡重新改裝以適應酷寒環境,並搬遷到格陵蘭。

它能與位於夏威夷的次毫米波陣列(簡稱為 SMA,中研院天文所與史密松中心的合作計畫)、James Clerk Maxwell Telescope(簡稱為 JCMT,由東亞天文臺運營,臺灣有參與),及位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(簡稱為 ALMA),形成一個接近地球直徑的陣列式望遠鏡

中研院天文所與臺灣「國家中山科學研究院」攜手合作,於 2016 年在格陵蘭當地開始組裝,使望遠鏡更能適應日後在格陵蘭冰層酷寒氣候運作,並裝設一具由天文所製作的接收機系統。

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  • 一起回顧由臺灣主導興建於格陵蘭的 GLT 望遠鏡完成組裝那天的縮時攝影吧。
中研院自製的86 GHz接收機。相片提供/韓之強。

目前望遠鏡位於格陵蘭美國空軍基地。未來預計安置於格陵蘭冰層最高點的「峰頂基地」,希望該地大氣中更低的水氣含量,能取得望遠鏡更佳解析力。格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂表示:

「在很短時間內,要在溫度經常低於攝氏零下 30 度的嚴峻環境中架好一座新望遠鏡,必須克服很多困難,而今它已成為北極唯一的次毫米波電波望遠鏡。」

與智利ALMA 同步觀測,格陵蘭正式開張!

天文所團隊在 2017 年 12 月開始格陵蘭望遠鏡的調校作業,並於當月第一次接收到來自太空的電波訊號。在 2018 年初,格陵蘭望遠鏡與智利的 ALMA 進行同步觀測。從這兩個相距將近一萬公里的地點,觀測同樣天文目標,並成功獲得其間的干涉條紋。

團隊中史密松天文中心(CfA)的科學家 Nimesh Patel 表示:「獲得干涉條紋表示我們對格陵蘭望遠鏡的諸多期待已經成真,一切符合計畫。」CfA 的格陵蘭望遠鏡資深專案經理 Timothy Norton 也表示:「我們現在可以宣佈,準備開始從格陵蘭探索宇宙了!感謝大家共同努力才有今天,令人興奮。」

於 EHT 連線演習期間,工作團隊在格陵蘭空軍基地的格陵蘭望遠鏡控制室內合照。由左至右:陳明堂(天文所)、Nimesh Patel(史密松天文臺)、劉冠宇(天文所/東亞天文臺)、淺田圭一(天文所)及西岡宏朗(天文所)。圖/中研院提供。圖/中研院提供。

加入「事件視界望遠鏡」全球陣列計畫

格陵蘭望遠鏡於 2018 年 4 月中加入「事件視界望遠鏡」(EHT)全球陣列計畫的觀測。此計畫目標是透過全球各地眾多電波望遠鏡相連,形成高影像解析度的全球陣列,觀測星系中的超大質量黑洞,並進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論。

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格陵蘭望遠鏡加入 EHT 觀測後,與夏威夷的 SMA、JCMT、智利的 ALMA 及歐洲、南極等地的望遠鏡形成陣列,其影像解析能力比全世界最強的光學望遠鏡還高 1,000 倍,相當於從地球上清楚的看到月球上的一顆棒球。

格陵蘭望遠鏡的計劃科學家、中研院天文所副研究員淺田圭一表示:

「格陵蘭望遠鏡是國際陣列的重要新成員,它使該陣列的電波天線間距離能拉得更遠,取得更高解析力。我們很榮幸格陵蘭望遠鏡能加入這個具有歷史意義的計畫。」

格陵蘭望遠鏡部分經費來自科技部(原國科會)補助臺灣參與「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)」北美的計畫。格陵蘭望遠鏡和智利的 ALMA 形成地球南北向的最長基線(約 1 萬公里),為 ALMA 在「特長基線」觀測工作,提供一個重要、獨特的超長基線。

  • 本文編修自中央研究院生物多樣性研究中心新聞稿,原文標題為〈在北極看見黑洞 格陵蘭望遠鏡開啟天文新頁〉
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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不再無解!晚期肝癌新突破,釔-90 微球合併免疫療法,創造手術新機會
careonline_96
・2025/03/14 ・2230字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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圖 / 照護線上

肝癌是台灣重要的健康議題,因為沒有明顯症狀,患者往往會在較晚期才發現肝癌。高雄長庚醫院放射診斷科教授鄭汝汾醫師表示,當腫瘤較大、較多或侵犯重要血管時,可能無法直接進行切除或肝臟移植,必需考慮多種整合性治療,包括肝動脈栓塞、標靶治療、免疫治療、釔-90 微球放射治療等。接受這些治療後,如果能夠讓腫瘤降期,患者便有機會接受手術切除或肝臟移植。

釔-90(Yttrium-90)微球放射治療是經由肝動脈將放射性微球注入肝臟腫瘤,利用釔-90 釋放的 β 射線殺死癌細胞。鄭汝汾醫師說,有些患者的肝臟已經佈滿腫瘤,像滿天星一般,在接受釔-90 微球放射治療後達到完全緩解,而有機會接受後續的手術治療。

在六十多年前,有醫學論文發現針對原發部位進行體外放射治療後,轉移至遠端的腫瘤也跟著消失。鄭汝汾醫師說,釔-90 治療屬於體內放射治療,醫學研究也曾發表類似的結果,並稱之為「遠端效應(Abscopal effect)」。

釔-90治療有機會誘發遠端反應
圖 / 照護線上

「遠端效應」被認為與免疫系統活化有關,因為局部放射治療造成腫瘤細胞崩解,釋放出腫瘤抗原,進而誘發全身性的免疫反應,而一併消滅轉移至遠端的腫瘤。鄭汝汾醫師說,「有位七十多歲的肝癌患者,除了右側肝臟中的大腫瘤外,還有多顆散佈的小腫瘤。當時我們針對大腫瘤進行釔-90 治療,不過在後續的電腦斷層影像中,可以發現大腫瘤與小腫瘤皆完全消失。」

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根據這樣的發現,大家開始思考釔-90 治療搭配免疫治療的可能性。鄭汝汾醫師說,Mazzaferro 是制定肝臟移植規範的重要人物,至今仍是肝臟移植的重要依據。Mazzaferro 發現接受釔-90 治療後約一個月時,患者體內的免疫反應達到高峰。若結合免疫療法增強治療效果,理想時機點可能落在此高峰期內。

下圖是一位晚期肝癌患者,原本有顆很大的腫瘤,在 2020 年 6 月接受釔-90 治療合併免疫治療。鄭汝汾醫師說,三個月後的電腦斷層影像顯示,腫瘤完全壞死,後續的胎兒蛋白 AFP 也降到小於 2ng/ml。至今已追蹤 4 年多,患者的狀況穩定,腫瘤沒有復發的跡象。

釔-90合併免疫治療扭轉晚期肝癌
圖 / 照護線上

另一位晚期肝癌患者的肝臟佈滿腫瘤,像滿天星一般。鄭汝汾醫師說,經過肝癌團隊討論,決定先由外科醫師切除右側肝臟的大腫瘤,後續再進行釔-90 治療合併免疫治療。

接受釔-90 治療合併免疫治療後,電腦斷層影像顯示原本像滿天星般的腫瘤已全部緩解,幫助患者達到較佳的預後。

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釔-90合併免疫治療扭轉晚期肝癌
圖 / 照護線上

根據高雄長庚醫院的經驗,晚期肝癌患者接受釔-90 治療合併免疫治療後,若達到完全緩解,其兩年存活率達 100%,對晚期肝癌患者而言,是相當優異的結果。鄭汝汾醫師說,原本無法接受肝臟移植的晚期肝癌患者,有機會在降期之後,重新評估肝臟移植的可能性,釔-90 治療已是促使肝癌降期的重要工具,幫助患者達到較佳的預後。

肝癌的治療持續進步,即使是晚期肝癌,仍有機會獲得完全緩解。患者要和醫療團隊密切配合,共同選擇適合的治療方式!

筆記重點整理

  • 肝臟腫瘤的血液供應約 99% 來自肝動脈,經由肝動脈能精準地將藥物或放射線聚集於腫瘤部位,減少對正常肝臟組織的影響。釔-90 是一種放射性同位素可釋放 β 射線,半衰期約 64.1 小時。β 射線的穿透深度僅 1.1 公分,使放射能量主要侷限於腫瘤內部,正常肝組織的輻射劑量相對較少
  • 「遠端效應」被認為與免疫系統活化有關,因為局部放射治療造成腫瘤細胞崩解,釋放出腫瘤抗原,進而誘發全身性的免疫反應,而一併消滅轉移至遠端的腫瘤。
  • 接受釔-90 治療後約一個月時,患者體內的免疫反應達到高峰。若結合免疫療法增強治療效果,理想時機點可能落在此高峰期內。釔-90 治療合併免疫治療有機會讓晚期肝癌患者達到完全緩解或部分緩解。
  • 原本無法接受肝臟腫瘤切除手術或移植的晚期肝癌患者,有機會在降期之後,重新評估肝臟手術或移植的可能性,釔-90 治療已是促使肝癌降期的重要工具,幫助患者達到較佳的預後。
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careonline_96
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缺席的普拉修,2008 年諾貝爾化學獎第 4 位得主 (3)
顯微觀點_96
・2025/03/13 ・3195字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文轉載自顯微觀點

圖/顯微觀點

科學:一場每天進行的淘汰賽

在以錦標賽理論(tournament theory)運作的專門領域中,贏家獲得的獎勵將遠超出輸家,即使兩者的實際表現、累積貢獻僅有毫釐之差。就像奧運百米賽跑,0.005 秒決定了金牌與銀牌,只慢了 0.01 秒的第四名沒有資格出現在頒獎台。

諾貝爾獎、終身職制度、學術獎金、研究計畫的經費審核,也依照近乎贏者全拿的錦標賽理論運作。錦標賽制度在運動賽事中可以促進選手與隊伍不斷提高表現水準,但在科學領域呢?

諾貝爾獎作為額外的最高榮譽,嚴格維持其傳統限制(獎項最多由 3 人共享、僅頒發給在世者),許多傑出科學家成為遺珠,但這不阻礙他們在專業領域得到足以安心的資源,作出重要貢獻。

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2008nobel Prize Group Photo 2
2008 年,諾貝爾獎得主合照。左一為錢永健,左二為下村脩,左四為查菲。普拉修曾想像自己置身其中,並得到更光明的學術前途。Courtesy of Nobel Prize website.

但是,目標包含鼓勵尖端學術研究、探索重要問題的學術終身職制度與計畫審查系統,它們的錦標賽特質卻在普拉修身上呈現負面效果。

若說錦標賽模式的獎勵機制可以鼓勵科學家投入潛力豐厚的研究題材,以及努力實踐靈感的能力。那麼普拉修和查菲一樣,及早意識到能夠獨立發光的 GFP 是生物學研究的金礦,可以用來追蹤活體細胞中的基因與蛋白質表現。而且普拉修更早著手研究,優先踏上 GFP 基因轉殖的跑道。

「要是我們在普拉修完成 GFP 序列後馬上展開合作,他應該不需要離開伍茲霍爾。」
說起自己與普拉修在 1989 年到 1992 年之間的失聯,查菲如此猜測

查菲和錢永健之所以能夠找到普拉修,搶先實現 GFP 應用(當時有其他競爭團隊在研發細胞內的螢光標記),是因為當時網路快速發展,使美國國家醫學圖書館(NLM)的線上文獻查詢系統 Medline 在 1992 年進入大學圖書資訊系統,他們才能起身實踐靈感,唾手找到普拉修的最新研究。

就普拉修的運氣來說,網路卻發展得不夠快。在 1990 年代中期開始流行的電子郵件若早個幾年普及化,普拉修更可能維繫與查菲的合作,及時得到經費與GFP轉殖成果,並晉升終身職。

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當年普拉修的電話留言渺無回音,他以為查菲退出學術圈(查菲年輕時確實曾刻意遠離科學)。而查菲則猜測普拉修挫敗於GFP基因選殖,連個通知都沒有。在網路、電子郵件還不普及的 1990 年,要維持與合作者的聯繫需要付出更多心力與時間。通訊的困難與少許不足的人際積極性,導致兩年的延遲發表,讓普拉修耗盡研究經費與終身職的機會。

查菲的gfp線索筆記
查菲的 GFP 線索筆記,普拉修出現在右下區,線索的末端。他的前雇主科米爾、GFP 純化者下村脩(Shimomura)也出現在上方。查菲在回憶錄中說,這些線索引導他實現後來的成就。Courtesy of M. Chalfie

查菲團隊實現 GFP 基因轉殖的時候,實驗室裡甚至連一台螢光顯微鏡都還沒添購,他們必須和其他學者借用、排隊等候系所共用的共軛焦顯微鏡,才能觀察大腸桿菌與線蟲體內新生的螢光。後來,查菲多次要求顯微鏡供應商帶螢光顯微鏡來提供「試用」,團隊才得以更便利地檢驗轉殖成果。

GFP 的應用需求,大力刺激光學顯微技術的進展。它最早期的轉殖實驗成果,竟是由免費試用的螢光顯微鏡呈現。這聽起來是令人莞爾的科學史軼聞,但能夠靈活周轉的人脈、儀器,也是孤立的普拉修和著名大學教授查菲的學術資本落差之一。

透過改變訓練技巧與累積訓練量、最大化優勢、競賽當下的意志與觀察力,運動員偶有逆轉資本落差的機會,以黑馬之姿獲勝。但是在學術領域,研究題材的重要性與個人的才華、執行能力卻不像跑道上的衝刺秒數一樣清晰。

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「他們大可以把我從諾貝爾獎名單去掉,換上普拉修。」
查菲總是對媒體表示,普拉修的貢獻不可忽視

在科學這個由同儕評價定勝負的錦標賽中,多數科學家難以逆轉經費、人脈等資本差距,也很難讓不同領域的專家了解自己的研究重要性,只能努力支撐、累積資本,期待自己贏得經費與知名度的時刻。等待運氣與環境好轉的餘裕,得以截長補短的經濟與社會資本,卻正是學術領域錦標賽中多數年輕科學家所缺乏的。

落敗的運動員至少獲得在競賽中表現的機會,以及某個程度的肯定。論文發表日期稍微落後競爭對手的科學家,則連努力被看見的機會都非常稀少。

普拉修與諾貝爾化學獎失之交臂、鬱鬱不得志的職涯是段引人喟嘆的個人史,並非科學體系的挫敗。他只是科學錦標賽持續依照慣例淘汰的諸多優秀人才中,有幸被贏家們提及的一位。

比普拉修年輕一歲,學術晉升之路卻順暢許多的錢永健曾說,「下村脩和普拉修對 GFP 研究的貢獻是無可取代的。」而且在普拉修 1992 年發表 GFP 基因的純化與定序,並且樂意對任何人分享之後,

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「後面那些以研發 GFP 獲得榮譽的人,與其他人的不同可能只有些微的進度落差。」

錢永健在 2004 年至 2008 年之間,積極地建議諾貝爾獎委員會頒獎給下村脩與普拉修,但結果並非如此。

生命中的萬花筒 陳樂融
源自錢永健開發的多種螢光蛋白,形成 brainbow 技術。作品名:生命中的萬花筒,作者:陳樂融 Courtesy of Taiwan顯微攝影競賽

後續發展

普拉修從斯德哥爾摩回到亨茨維之後,受到包括國家公共廣播電台(National Public Radio)、《科學》期刊、亨茨維時報等美國媒體關注。但在訪談與報導的熱潮過後,普拉修依然坐困時薪 8.5 美元的豐田接駁車裏頭。

從諾貝爾頒獎典禮的輝煌榮譽,回到乏味、有時不受尊重的駕駛座上,失落的普拉修不敢相信自己依然找不到科學研發相關的工作。他喪氣地想,「經歷了這一切,我竟然還是沒有辦法回到科學領域。這中間一定出了什麼錯。」

在最憂鬱的那天,普拉修一度把接駁車停在路邊,撥號向亨茨維自殺防治熱線求助。過不多時,他在 2010 年找到科技研發的職位,2012 年他接受錢永健的提議,進入他的實驗團隊擔任研究員。重新在一個充滿支持與資源的環境投入科學研究,讓普拉修再度感到生活的動力與快樂。

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2016 年錢永健逝世,實驗團隊解散,而普拉修在前一年就已離開 UCSD,從此沒有留下任何公開痕跡。曾被自殺防治熱線的機械式留言激怒到啞然失笑,決定繼續活下去的普拉修今年已經 73 歲,科學錦標賽的勝負再也不能困擾他,但科學思考帶給他的樂趣或許能夠不斷更新。

Prasher In Ucsd
普拉修在錢永健實驗室的照片。讓他對人生更加滿意的不是體面的加州大學聖地牙哥分校制服,而是可以實現對科學的好奇與想像,並得到周遭的支持。Courtesy of San Diego Union Tribune

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顯微觀點_96
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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。

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再也不怕忘記吃藥!長效型避孕植入劑讓你無憂無慮掌握生育計畫
careonline_96
・2025/03/12 ・1710字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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圖 / 照護線上

懷孕生產對女性身心與生活所有層面,都會帶來極大的影響性,減少意外懷孕、掌握生育計畫,是所有適齡女性的重要課題,金安心醫院副院長邱士芸醫師表示,到婦產科諮詢避孕方式的女性,通常不外乎是因為暫時沒有生育計畫、產後希望暫時避孕、或曾使用口服避孕藥但常忘記服用,想諮詢其他更適合自己的避孕方式等三種類型。

現今的避孕方式相當多元,邱士芸醫師分析,避孕方式在臨床上又可分為短效型及長效型。短效型避孕方式包括保險套、口服避孕藥、避孕貼片、陰道環等;長效型可逆避孕方式則有手臂避孕植入劑、子宮內避孕器等選擇。

常見女性可逆避孕方式
圖 / 照護線上

簡便、長效、成功率高  30 秒植入有效期可達3年

在這麼多的避孕方式中,較令女性朋友好奇與詢問的,為才剛引進台灣的手臂避孕植入劑,此新型長效可逆的避孕方法,目前超過 100 多個國家使用,且也是許多在台灣的外國人選擇的避孕方式,可提供持續3年超過 99% 的避孕成功率。植入劑的體積和一根火柴棒差不多,植入上臂的皮下後將持續釋放黃體素,邱士芸醫師進一步說明,「手臂避孕植入劑的最佳植入時機為生理期第一至第五天,其成份與某些口服避孕藥類似,原理皆是透過維持體內黃體素濃度,達到抑制排卵、抑制子宮內膜增厚,讓受精卵無法著床,達到避孕的效果。」

邱士芸醫師指出,「植入過程簡單且近乎無感,於門診即可進行。通常會選擇局部麻醉非慣用手的上臂內側後植入,平均操作時間不到 30 秒。」而取出方式也非常簡單,約 2 分鐘可完成移除,且取出後可快速恢復正常月經週期,重啟懷孕計畫。

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避孕方式革新 幫助掌握生育計畫

手臂避孕植入劑的問世,解決了許多傳統避孕方式的缺點。邱士芸醫師說,相較於口服避孕藥、避孕貼片、陰道環,手臂避孕植入劑的使用者不必每天、每週、或每月的記得服藥或更換,就能輕鬆確保穩定的避孕成功率;除了不會因「忘記」引發可能懷孕的壓力與恐慌,將避孕裝置植入在不影響日常生活的手臂內側部位皮下,也可避免子宮有異物而引發不適或發炎

手臂避孕植入劑幫助掌握生育計畫
圖 / 照護線上

提到以往的臨床案例,邱士芸醫師指出,曾有患者因產後忙碌,忘記吃口服避孕藥導致意外懷孕,且產後的女性朋友在選擇避孕方式要特別留意,因為產後子宮尚未完全恢復,若放置子宮內避孕器可能增加脫落或移位的風險,此外,新手媽媽們也很關心避孕藥物是否會在哺乳時對寶寶造成影響。邱士芸醫師表示,「對於剛生產完暫無懷下一胎計畫的女性,手臂避孕植入劑不影響乳汁品質,也是一種友善的選擇!」建議想避孕的女性朋友可依照身體狀況、避孕目標和需求,與婦產科醫師討論最適合自己的避孕方案,自信愉快的掌控生育節奏。

適合手臂避孕植入劑的族群
圖 / 照護線上

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