在核子戰爭中起火的城市會升起大量濃密的煙雲,導致地球冷卻,引發饑荒等更糟糕的情況。這種概念來自於一系列早期的論文,並逐漸演化,其中以一九八二年的分析論文〈核戰後的大氣:正午的微光〉(“The Atmosphere After a Nuclear War: Twilight at Noon”)為濫觴,作者為大氣科學家保羅.克魯琛(Paul J. Crutzen,b.1933)與約翰.布力克思(John W. Birks,1946)。一九七○年代初,克魯琛因為確認了可能破壞臭氧層的化學反應而聲名大噪,該研究也讓他與同僚共同獲得一九九五年的諾貝爾化學獎。
走走走,來去禁用核武
然而,核子冬季的假設,是因為卡爾.薩根(Carl Sagan,1934-1996)的參與而廣為人知。薩根和其他四位作者在一九八三年十二月二十三日的《科學》發表論文:〈核子冬季:數次核子爆炸的全球性後果〉(“Nuclear Winter: Global Consequences of Multiple Nuclear Explosions”),薩根在《漫步》(Parade)雜誌的特別報導與電視節目上提出警告,表示數百萬人都面臨著這項威脅。他,以及一名與他抱持相同看法的蘇聯物理學家維塔利.金茲堡(Vladimir Alexandrov,1938-85)共同前往梵諦岡並出席各種場合,想促成禁用核武。
但經過深入的科學分析探討,原先的末日式後果愈來愈微妙;另一位著名的氣候科學家史蒂芬.史奈德(Stephen H. Schneider,1945-2010)認為比較可能發生「核子秋季」。另一方面隨著蘇聯解體,核戰的威脅也逐漸消退。
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最近,由艾倫.羅巴克(Alan Robock,b.1949),以及當初和薩根一同發表一九八三年論文的歐文.布萊恩.東(Owen Brian Toon,b.1947)進行的氣候模擬指出,就算是有限的核交換,都會造成長達十年的災難性氣候崩潰。原因為何?核子火焰的煙會上升到海拔四十公里高處,已經超過了能由降雨迅速沖刷的範圍。
1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。
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我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。
麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。
而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。
不過,這裡有個關鍵細節。
在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。
從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思
融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。
我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。