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病毒與人類的終極賽跑!一年內武漢肺炎的疫苗或特效藥會出現嗎?

活躍星系核_96
・2020/02/15 ・5400字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

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最近可以看到很多武漢肺炎 (COVID-19) 治療方式快要成功的新聞,像是……

武漢肺炎疫苗有譜!台灣最快 N 年問世 (N≤2)

WHO:武漢肺炎定名 COVID-19,估首批疫苗 18 個月內備妥

新型冠狀病毒疫苗開始動物實驗,最快 4 月人體臨床試驗!

【武漢肺炎】xxx 團隊公布:發現兩種藥物能有效抑制病毒!

武漢肺炎與 SARS、MERS 有共同處!專家估:解藥最快等 10 年

大家有沒有覺得諸如此類的標題很多很亂呢?有些標題看起像是明年,或甚至今年就會有解藥!也有些居然說要十年以上?

差別如此之大,到底是怎麼回事呢?這時候我們又應該相信誰呢?

太多不同的新聞標題也搞得你暈頭轉向嗎?圖/GIPHY

所以說現在有多少武漢肺炎的治療方式被核准了?

猜猜看,全世界國家級藥政單位之首的美國食品藥物管理局 (FDA), 到今天為止到底核准了多少個武漢肺炎的疫苗、藥品和診斷方式呢?

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令人遺憾的,答案是……

0 個核准疫苗!

0 個核准藥品!

0 個核准診斷醫材!

答案是連續三個零。不過武漢肺炎也才開始兩個月左右,這樣的結果倒是意料之內。

那在 2002 到 2003 年間爆發的 SARS 距今已快 20 年了,相信數字會好看點吧!究竟美國 FDA 核准了多少個 SARS 的疫苗和藥物呢?

答案是……

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0 個核准疫苗!(包含其他所有冠狀病毒都無核准疫苗)

0 個核准藥物!(包含其他所有冠狀病毒都無核准藥物)

你相信嗎?已經發生了快 20 年了,怎麼可能什麼都沒有?正常來說,這個時間長度,應該多多少少會有一些治療方被核准才對。

但 SARS 特別的地方,在於它來得快去得也快,幾乎在一年內就不再流行了(且 RNA 病毒在複製過程中容易發生突變,增加研發難度),這導致藥廠沒有動機和經費繼續開發新藥或疫苗。

因此,我們可以說 SARS 至今仍幾乎沒有可用的疫苗和藥物。

令人驚訝的是,SARS 至今仍幾乎沒有可用的疫苗和藥物。圖/fotoblend@Pixabay

疫苗研發要多久?來看看過去的開發史

一支疫苗要平均要花多久時間,才能研發成功上市呢?

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讓我們從彼得.哈佛德 (Peter Hurford) 所整理的文章1,來看看由發現疾病到疫苗問世,到底需要花多久時間?這邊舉幾個比較有名的例子(開發時間由短至長排列):

  • 狂犬病 (Rabies) ── 4 年 (1881-1885)
  • 德國麻疹 (Rubella) ── 7 年 (1962-1969)
  • 百日咳 (Pertussis) ── 8 年 (1906-1914)
  • 麻疹 (Measles) ── 9 年 (1954-1963)

以上是十年內便開發成功的疫苗,不過大多數是發生在 60 年前的事了。以下是研發期超過十年以上的,而且很多是疾病出現 20 年以上才有疫苗的例子:

  • 流感 (Influenza) ── 14 年 (1931-1945)
  • 日本腦炎 (Japanese encephalitis) ── 20 年 (1934-1954)
  • 小兒麻痺 (Polio) ── 20 年 (1935-1955)
  • 結核病 (Tuberculosis) ── 21 年 (1900-1921)
  • 流行性腮腺炎 (Mumps) ── 22 年 (1945-1967)
  • A 型肝炎 (Hepatitis A) ── 24 年 (1967-1991)
  • 輪狀病毒 (Rotavirus) ── 26 年 (1980-2006)
  • 天花 (Smallpox) ── 26 年 (1770-1796)
  • 黃熱病 (Yellow Fever) ── 27 年 (1912-1939)
  • 霍亂 (Cholera) ── 30 年 (1854-1884)
  • 水痘 (Chickenpox) ── 34 年 (1954-1988)
  • B 型肝炎 (Hepatitis B) ── 38 年 (1943-1981)
  • 破傷風 (Tetanus) ── 40 年 (1884-1924)
  • 伊波拉 Ebola ── 43~ 年 (1976-2019?)
    (第一個伊波拉疫苗已於 2019 年底核准,是否為最終解法待確認)
  • 愛滋病 (HIV) ── 46~ 年 (1984-2030?)
    (至今仍無解)
  • 傷寒 (Typhoid) ── 58 年 (1838-1896)
  • 瘧疾 (Malaria) ── 58~ 年 (1967-2025?)(至今仍無解)
  • 肺炎鏈球菌 (Pneumococcal disease) — 66 年 (1911-1977)
  • 腦膜炎 (Meningitis) ── 68 年 (1906-1974)

大家有沒有發現,其實很少有疫苗能在十年內開發完成喔!

一款疫苗要經過這麼久的開發時間,是不是也讓你很驚訝呢?圖/GIPHY

根據期刊《Clin Exp Vaccine Res》在 2015 的一篇文章〈Clinical Vaccine Development〉2,整個疫苗研發過程時程大約為 10 至 15 年,平均花費為十億美金。

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而疫苗開發分成四個階段:

  1. 第一階段(2-5 年):抗原鑑定及生產
  2. 第二階段(1-2 年):動物試驗
  3. 第三階段(4-8 年):新藥臨床試驗送審 (IND) 送審及臨床試驗 (I~III期)
  4. 第四階段(1-2 年):送審審查領證

BBC 有篇新聞提到,美國聖地亞哥生技公司 Inovio 聲稱他們在得到病毒基因序列時,就已經用電腦設計完疫苗,如果臨床試驗順利,最快在年底就能批量生產3

不過,真是如此嗎?

就算我們先假設他們已將疫苗設計完成,並且準備好往實驗室進行下一步,但過了第一階段後,後面仍有動物試驗、人體臨床試驗以及最終之戰──FDA 的審閱。

假設每個階段都花最少的時間,加總來看,平均也要六年時間3

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就算取每階段最少時間加總來看,平均也要六年時間。圖/Freepik

既然疫苗開發這麼久,那新藥會比較快嗎?

新藥的開發流程和疫苗大致相似,也需要經過動物實驗、臨床試驗、最終送審批准後上市,平均開發時間超過 12 年(大多要更久的時間),平均費用大約為 26 億美金4

大家看到開發時間有多長了嗎?這是因為,即使藥廠能夠縮短研發(例如處方設計)的時間,仍要經過嚴謹的臨床試驗才能上市。

而臨床試驗平均時間,可是有 4-8 年這麼長喔!

很多新聞寫某某新藥已成功進入臨床試驗,看起來好像快要成功了,事實上才剛開始而已。

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臨床試驗分成三期,從第一期的少量健康受試者(20-80 人),到第三期上百至上千人的病人受試者,每個階段對藥廠或生技廠都是場硬仗。(有些特殊情形,像「快速通道」(Fast Track) 可以減少期數或優先被 FDA 審查,但通常仍然要花上數年)

在當中任何一個階段,如果發現藥品的安全性或有效性無法被證明時,這個新藥就可能淪為失敗品。

當藥品的安全性或有效性無法被證明時,就可能淪為失敗品。圖/GIPHY

那麼,新藥開發失敗率到底有多高呢?根據美國 Tufts 大學藥品開發中心的計算:

  • 大約每 5000 個候選新藥化學物質,最終只有 1 個能被 FDA 核准拿到藥證。
  • 大約每 250 個進到動物試驗的候選新藥,最終只有 1 個能被 FDA 核准拿到藥證。
  • 大約每 5 個進到臨床試驗的新藥,只有 1 個最終能被 FDA 核准拿到藥證。

新藥開發失敗率是不是高到很殘酷呢?

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那有超快就被批准的新藥嗎?

其實還是有的喔!舉個例子,諾華 (Novartis) 的癌症用藥基利克 (Gleevec) 從 1998 年中開始執行臨床試驗到 2001 年中被核准,總共只花了將近三年。

雖然這不包含更早的實驗室研究和動物試驗,不過 FDA 竟然只花了 2.5 個月就審查完並核准上市,算是非常少見的例子,完完全全把其他藥物的上市時間狠狠甩在後面!

不過,即便審核這麼快速,若加上前期的研究,可就不只有三年而已。另外要注意的一點的是,藥政單位若因為現實社會的立即需要而迫使產品快速上市的話,極有可能產生藥物安全性的風險。

現在我們再回到剛剛提到的 Inovio 疫苗吧。假設如新聞所說,Inovio 只花三小時就完成疫苗設計,並且快速完成動物試驗進行人體試驗,仍可能需經歷三年的人體試驗才能上市。

而且這當中還沒有算上生技產品極高的失敗率呢!所以這支疫苗要在一年通過且核准上市,可以說是難上加難,幾乎是不可能的任務!

所以這支疫苗要在一年通過且核准上市幾乎是不可能的任務。圖/GIPHY

新聞標題分析時間!它們到底說對了沒?

既然已了解疫苗及新藥的開發過程,那我們就來分析看看這些新聞標題,究竟是要描述什麼情形吧!

1. 武漢肺炎疫苗有譜!台灣最快 N 年問世(N≤2)

就算二月初已經取得病毒基因及抗原基因,目前仍在第一階段,未來還要經過動物試驗和人體試驗以及送審領證。

所以兩年內要攻下動物試驗加人體試驗,難度相當高,幾乎是不可能的喔!

2. 新型冠狀病毒疫苗開始動物實驗,最快 4 月人體臨床試驗!

整個句子上沒有什麼問題,但是假設 4 月進入人體試驗,也要數年才能拿到核准,而且這還沒有考量到高失敗率的情況。未來核准日期可能不會在一至兩年內達成。

要注意的是,進入到人體試驗會使人產生錯覺,以為疫苗很快就能被批准、成功上市用在病人身上,實際上,人體試驗後平均尚須經過 4-8 年喔!

3.【武漢肺炎】XXX 團隊公布:發現兩種藥物能有效抑制病毒

嗯……這個就比較不一定。XXX 團隊是將已經過核准的藥品,使用在新的適應症上,是一種老藥新用的觀念,安全性上已在過去建立,所以是有優勢的。

不過雖有優勢,有效性還是必須要靠人體試驗來決定喔!也就是說,一樣要好幾年才有可能成功(但在中國的話的確是有可能更快核准)。

即便在細胞或是動物實驗上有非常好的結果,在人體上仍可能無效,但比起從零開始研發,這算是一個比較有機會的起點。

4. 武漢肺炎與 SARS、MERS 有共同處!專家估:解藥最快等 10 年

以正常法規途徑來說,10 年其實是個比較合理的時間。但 SARS 因為經費和開發價值,目前實際上並沒有經核准的相關生醫產品。

這樣子應該懂怎麼判斷新聞標題了吧!圖/GIPHY

那在開發成功前,我們就束手無策嗎?

欸不過,照你這樣說,這些藥品或是疫苗上市最快也是很多年以後了,根本來不及了不是嗎……

其實也不完全是這樣,就像病毒會進化、變得更強,FDA 也是一直在加速成長、暢通法規管道,使更多有潛力的生醫治療方式提早出現、幫助病人。

舉個例子來說,恩慈療法 (Compassionate Use,又稱 Expanded Use),主要針對具有立即生命安全威脅且沒有解藥或治療方式的疾病,可以使用仍在臨床試驗中的生醫產品(藥、醫材、生技)。

換句話說,至今為止仍沒有一種疫苗或是藥品能治療武漢病毒,而且有部份具潛力的產品也還在試驗階段,仍未被核准使用。但是因為恩慈療法,FDA 可以接受在特殊情形下使用這類生醫產品,而台灣目前也有一些類似恩慈療法的相關法規。

這些產品未經核准,代表沒有經過完整臨床試驗及主管機關審閱的檢驗,所以仍存在安全性及有效性的風險。但對無藥可用的病人來說,這也許是他們最後的希望。

假設有一種藥或疫苗將在遙遠未來被核准,透過恩慈療法,病人從現在就可以開始陸續使用,甚或是成功治癒,即便要相隔多年才上市,中間也可讓許多人提早受惠。

對無藥可用的病人來說,恩慈療法也許是他們最後的希望。圖/Freepik

實際上,這次武漢病毒事件已有恩慈療法的使用囉。最有名的就是美國第一位相關病人,他使用了吉列德科學 (Gilead) 的伊波拉試驗用藥 Remdesivir5

根據新英格蘭醫學期刊 (NEJM),Remdesivir 用在美國首名武漢病毒病人身上效果顯著,使得這支伊波拉病毒的藥有了新的用途。雖然 Remdesivir 在伊波拉病毒上沒有取得顯著的成功(目前 REGN-EB3 和  mAb114 兩種用藥的表現更好6),但過去臨床試驗所建立的安全性及其它相關資料,可望縮短不少藥品開發時間!

不過,目前只有一個病人的成功案例,還不能妄下斷論,之後隨著試驗數增加才是考驗的開始。而且要記得,「大約每 5 個進到臨床試驗的新藥,只有 1 個最終能被 FDA 核准拿到藥證」,並不代表進入人體試驗就一定會成功喔!

目前,吉列德已在二月初和中國藥監局合作,並開始執行臨床試驗。希望它們能在武漢病毒治療上取得進展,因為目前看起來它們最有希望,也可能成為最快被批准的治療方式之一。

新聞提到,台灣衛福部也有和這些藥廠聯絡,希望藥廠未來能留一些相關用藥給需要的人。

而除了恩慈療法外,FDA 還有一些針對這些臨時大眾健康危機的特殊通道來處這類事件。像是「醫療對策」 (Medical Countermeasures, MCM) 就是其中一個。

FDA 透過這個專案,和有意發展相關產品的廠商密切合作、溝通,目標是使更多有潛力、有幫助的產品更快進到醫護人員或病人手中。這種暢通溝通平台便是針對像 Zika、SARS、伊波拉等疾病給政府及民間研發單位一個快速有效討論新療法的合作方式。

這波疫情需要大家一起來合力拯救!圖/Freepik

那我們究竟能否在一年內找出治療方式呢?

簡單總結一下剛剛說的吧!

  1. 至今為止,沒有任何被美國 FDA 核准的武漢病毒治療用藥、疫苗或是診斷方式。[註 1]
  2. 一般新藥或疫苗開發時間都在十年以上,即使是超快的癌症用藥基利克在臨床試驗上也花了約三年。
  3. 雖然藥物開發時間很長,不代表未上市用藥只能走完所有流程才能用。恩慈療法就是沒辦法中的辦法,FDA 可以接受特定情形下讓特定的病患使用仍在臨床試驗下的治療方式。

最後回應標題的疑問,一年到底能不能開發出治療方式呢?

若從零開始研究的產品基本上是不太可能的。如果原本是過去用在別的疾病轉用到武漢病毒上(例如 Remdesivir),還有一些可能……但還是蠻難的,不過中國的話倒不一定。

因為除了生技藥廠的努力外,還有藥政單位的效率,以及最重要的是藥物能否具安全有效性,都是影響時程的重要因素。

  • 註解:目前美國 FDA 只有使用 EUA(緊急使用授權)給特定 FDA 和 CDC 認可的實驗室去檢測。此方案是緊急的變通方式,用以解決沒有診斷方式的困境,而檢測的正確率其實尚未完整接受 FDA 的審查檢驗和核准。

參考資料

  1. 各個疫苗開發時間
    Effective Altruism Forum: How long does it take to research and develop a new vaccine?
  2. 疫苗平均開發時間
    Clinical vaccine development Clin Exp Vaccine Res. 2015 Jan; 4(1): 46–53. Published online 2015 Jan 30. doi: 10.7774/cevr.2015.4.1.46
  3. BBC 武漢肺炎疫情:DNA測序科技有助高速開發新型病毒疫苗
  4. 藥品開發時間
    Mohs, R. C., & Greig, N. H. (2017). Drug discovery and development: Role of basic biological research. Alzheimer’s & Dementia: Translational Research & Clinical Interventions3(4), 651-657.
  5. 新英格蘭醫學期刊報導美國首名武漢病毒使用Remdesivir
    Holshue, M. L., DeBolt, C., Lindquist, S., Lofy, K. H., Wiesman, J., Bruce, H., … & Diaz, G. (2020). First case of 2019 novel coronavirus in the United States. New England Journal of Medicine.
  6. 目前伊波拉效果最好的兩個用藥
    CIDRAP: New data highlight promise of 2 Ebola treatments
  • 作者/愛姆斯的醫材藥品法規世界,愛姆斯有超過十年醫藥法規經驗,工作經驗遍及海內外生技藥品臨床醫材公司。
  • 協作及審閱/Jeff Hsu,東海大學生科系學士,美國南加大 USC 微免所碩士,具多年美國生技藥廠及醫材的法規經驗。
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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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近零碳建築新趨勢:從節能創意到 2050 淨零轉型
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/23 ・3701字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 

根據聯合國統計數據,全球每年 38% 的溫室氣體排放,並非來自道路上的交通工具,而是由「現代都市與建築」所造成的。

我們如今站在兩條路徑的十字路口。一條是依賴更多水泥建築與空調系統來抵禦夏季酷暑,然而這樣的選擇只會加劇室外大氣的惡化。另一條則是徹底改革建築、用電、設計與都市規劃,不僅尋求低碳排放的建築方式,還要找出節能降溫的解決方案,實現事半功倍的效果。

然而,我們是否真的能將建築業的碳排放歸零?

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建築的溫室氣體哪裡來?

在建築物 60 年的生命週期中,建材的碳足跡其實只佔 9.8%,因為建築一旦完成後,材料不會頻繁更換。相反,日常生活中的用電才是主要的碳排來源,占了 83.4%,其中大部分來自冷氣、照明和各種電器。

當然,讓大家集體關燈停用電器「躺平」來拯救地球,顯然不切實際。既然完全不消耗能源是不可能的,我們應該尋找更現實的解決方案。

現在就來看看全球七棟零碳建築之一——成大的「綠色魔法學校」,臺灣首座淨零建築,如何運用建築技術,成為當代永續建築的典範。這些技巧中,有哪些能應用到你我家中呢?

綠色魔法學校。圖 / 內政部建築研究所

為了省電要把煙囪塗黑、吸收更多太陽光?

都市裡,我們最大的挑戰之一就是夏天的高溫,水泥建築群在陽光的烘烤下,變成一個個巨大的窯爐。為了解決這個問題,綠色魔法學校在國際會議廳裝了一個煙囪,不過這不是為了讓窯爐更熱,而是用來降溫的。

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煙囪為什麼都都要蓋的那麼高?原來煙囪越高,上下的溫差越大。熱空氣因為密度低而向上移動,產生熱對流。溫差越大,這個熱對流就越強烈,這就是所謂的「煙囪效應」。在要幫室內降溫的情況下,我們的目的是產生更強的煙囪效應,抽走熱空氣,讓室溫下降。但這棟建築裡沒有火爐,而溫差不夠大時,這效應會變得微弱,那該怎麼辦?

綠色魔法學校提出了一個大膽的解法:在煙囪南面下半部改裝透明玻璃窗,並將煙囪內部塗成黑色,還加裝了黑色烤漆鋁板,這樣可以最大限度地吸收太陽光。每當艷陽高照,這個不插電的的「自然通風系統」就能自動啟動,創造局部的熱對流,帶動整根煙囪的熱氣向上移動,為室內降溫,達到節能效果。以熱制熱,完全反常識。

綠色魔法學校的特殊煙囪設計,玻璃引入太陽光。圖 / 泛科學攝影畫面截圖

幫室內降溫的最大原則是:通風。

實際上,不是人人家裡都有煙囪。但如果建築的高處沒有任何窗戶或通風設備,熱空氣就是會從屋頂一路往下蓄積在室內。因此,你也一定在許多工廠或民宅的屋頂看過一個不斷旋轉的小風扇,它們也是有異曲同工的效用。雖然不是高聳的煙囪,但特殊的渦輪構造,風吹過就會開始轉動,並連帶空氣排出室外。是個不用插電的通風球。

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綠色魔法學校館內動畫-室內通風排熱補冷。圖 / 泛科學攝影畫面截圖

綠色魔法學校的煙囪就是個效能更強的換氣機,足以讓 300 人大型會議廳的換氣次數,高達每小時 5 到 8 次,甚至能在室內颳起風速每秒 0.5 公尺的微風,是最舒適的環境。這些利用熱氣密度的差異來改善室內溫度的方法,又稱為「浮力通風」。

為了把通風貫徹到底,綠色魔法學校在建築的兩面裝設大量窗戶以及吊扇,來讓水平也能通風。這些我們習以為常的裝置,其實才是關鍵。靠吊扇的一點點電力讓自然風可以自由進出,耗費的能源,遠比冷氣還要少得多。

幫空調省電的最後一招,就是微環境控制。

綠色魔法學校透過屋頂植栽與造林改善微氣候。圖 / 綠色魔法學校

實際上魔法學校內還是找的到空調設備,並不是完全拔除不用。除了選用最高效率的主機,以及把室內循環做到最好以外,降低周遭環境溫度才能減低冷氣的負擔。要降低水泥叢林的熱島效應,需要植被與水體來做溫度調適。

在太陽照射下,水泥屋頂表面最高可以達到攝氏 70 度,如果屋頂有種植植栽,室內頂層樓板的表面溫度就可以維持在攝氏32 度以下。不用開電就先幫室內降溫。

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水也是關鍵的一環。一是水的比熱高,想打破水分子之間的氫鍵,需要大量的熱量,要讓一千克水的溫度升高一攝氏度,需要 4,200 焦耳的熱量,這可以避免溫度因為烈陽就快速上升。二是當溫度真的過高,水也會透過蒸發帶走熱量,讓溫度不至於向上飆。

魔法學校的屋頂花園使用水庫淤泥,研磨後燒製成的再生陶粒,裡頭混合了稻穀,結構極細,不會像有機土一樣分解消失,可以涵養水源,還不用動不動補土壤,不只降低屋頂植被的澆水次數,還能達到降溫效果。地面也採用透水鋪面,讓每一滴水都不浪費。

綠色魔法學校本名是成功大學的「孫運璿綠建築研究大樓」

2013 年被英國知名出版社羅德里其評為「世界最綠的建築」,並獲選為聯合國全球七棟零碳建築之一。

除了表彰之外,在認證上也確實取得了臺灣最高等級的「鑽石級綠建築」認證,以及美國最高級的「白金級綠建築」兩個綠建築認證。

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為了讓相同的成效可以陸續在全臺的所有建築上實現,臺灣在既有的綠建築標章體系上,擬定出了「建築能效評估系統 BERS」,針對關鍵的空調、照明、插座電器的用電狀況訂出明確的耗電密度指標得分。簡單來說,就是每平方公尺的面積上,每年平均的用電量。

建築能效標示。圖 / 內政部建築研究所

要打造一棟淨零建築,需要設計與材料硬體的相互配合。在日常用電這最大耗能項目上,能透過前面的淨零設計與智慧能源管理來減低能耗。而我們還沒提到的最後一塊拼圖,則是回到建築的建材本身。這部分減碳的方法有很多種,例如將傳統施作工法改為在工廠就完成模組化建材製造的「預鑄工法」,減少現場搭建鷹架、施工的步驟,達成減碳。又或是將部分建材更換為木、竹等負碳建材,甚至使用零廢棄物、能「循環使用」的建材。例如 2018 年亮相的臺中花博荷蘭館、或是 2021 年台糖在沙崙啟用的循環聚落。

建築物能夠完全不用電嗎?……電從哪裡來?

沒錯,連全球最綠的建築——綠色魔法學校,也無法做到完全不使用電力。正如前面提到的,建築的最大能源消耗來自日常使用,而這所「魔法學校」的成就,是成功將日常能源消耗降低,讓溫室氣體排放減少超過 50%。

這就是關鍵,減少一半後,剩下的部分就靠周邊的造林、太陽能和風能等綠色能源來補足。

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2022 年 3 月,國發會公佈了 2050 淨零排放的路徑圖,參考美國、日本、歐盟等國,制定了 2050 年達成淨零建築的目標。

這條路徑包含兩個核心目標:第一,所有建築物要在建築能效評估系統(BERS)中達到 1 級節能,甚至進一步達到「1+ 級」近零碳建築的標準,減少至少 50% 的能源消耗。第二,同步發展再生能源,讓這些近零碳建築朝淨零邁進。

淨零建築路徑。圖 / 內政部建築研究所。

這個目標比你想像的要容易實現。比如,2023 年 12 月,台達電的瑞光大樓 II 就成功取得了「1+ 級」近零碳建築認證,並符合 0 級淨零建築規範。而在 2024 年 7 月,國泰人壽在臺中烏日的商辦大樓經過改造後,也達到 0 級淨零建築標準。這些案例證明了綠色魔法學校的成功經驗可以複製,不論是新建築還是舊建築,都能達成甚至超越淨零目標。

圖 / 台達電瑞光大樓 II
圖 / 國泰人壽臺中烏日商辦大樓

為了不讓每一年的夏天都是你我餘生最涼的夏天,碳排歸零是必須要實現的目標。現在你知道,這個任務的關鍵就掌握在你我手中。就像選擇能源標章電器一樣,只要選擇符合 BERS 能效標準的建築,我們不僅能降低冷氣的依賴,也能節省電費,讓地球和你的荷包都雙贏。

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不抽菸也會得肺癌?PM2.5 如何「叫醒」沉睡的癌細胞?
PanSci_96
・2024/06/25 ・4403字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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不好意思,你很可能會得這種癌症。其實,我也是。

它就是台灣十大癌症榜首,肺癌。

現在,根據 2023 年 11 月衛福部發布的最新統計數字,肺癌一年的新增病人數已經超越大腸直腸癌,成為台灣每年癌症發生人數之最,堪稱臺灣人的「國民病」。

可怕的是,肺癌在癌症之中有三個之最:死亡率最高、發現時已經是晚期的比例最高、醫藥費也最高。現在再加上發生人數最高,堪稱從癌症四冠王。

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你說肺癌是抽菸的人的事?錯!台灣抽菸人口比例在全球排名 30,比日本、韓國、中國和多數歐洲國家都還低!顯然抽菸並不是肺癌的唯一主因!那難道是二手菸?還是空污惹的禍?還是台灣人的基因天生脆弱?我們到底要怎麼做才能遠離肺癌?

臺灣人的肺癌特別在哪?癌症和基因有關嗎?

根據衛福部國健署的說法,肺癌人數的增加,其實與 2022 年 7 月開始推動肺癌篩檢的政策有關。

隨著篩檢量的上升,近年內肺癌的確診人數預期還會再往上。

原來是因為篩檢量啊,那就不用擔心了。但換個角度想,這才是肺癌最可怕的地方,它可能已經存在在很多人身體裡,而我們卻沒能發現它。肺癌早期幾乎沒有症狀,高達 50% 的患者發現時已經是第 4 期。屆時不只肺部遍布腫瘤,癌細胞可能還轉移到大腦、骨頭等器官,讓治療變得加倍困難。

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對付肺癌,最關鍵點是愈早發現愈好。按照國健署統計,如果第 1 期就發現,5 年存活率可達九成以上,第 2 期發現降為六成,第 3 期存活率大約三成,一旦到第 4 期,僅僅剩下一成。

當然,最好的方法,就是做好預防,打從一開始就不讓癌細胞誕生。

那麼我們就要先了解問題到底是出在環境,還是你、我身體中的基因? 過去關於肺癌的遺傳研究,多半以歐美國家為主,套用到我們身上總有些牛頭不對馬嘴。幸好,我這裡一份以臺灣人為主角的大規模研究報告,將為我們揭露答案。

這份研究是由中央研究院團隊主導,結合臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總等單位的研究,還登上生物領域頂尖期刊《Cell》2020 年 7 月的封面故事。非常具有權威性,不能不看。

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同時,這也是全球第一次完整剖析東亞地區肺癌的成因。他們的主題很明確:「為什麼不吸菸也會得肺癌?」

在西方,肺癌病人裡面只有 20% 左右的人不吸菸。但是在臺灣,卻有超過一半的肺癌病人都不抽菸,顯示有其他致癌要素潛伏在基因裡作怪。另外,臺灣肺癌病人的男女比例和西方人也大不同,臺灣女性通常更容易罹患肺癌。 為了瞭解肺癌,研究團隊取得肺癌病人的腫瘤和正常組織,解讀 DNA 序列和蛋白質表現量,最後鑑定出 5 種和西方人明顯不同的變異特徵。

其中最受關注的,是一種 APOBEC 變異,因為它有可能是臺灣女性為什麼容易罹患肺癌的關鍵。

這種變異特徵屬於內生性的,也就是人體機制自然產生的 bug。

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APOBEC 不是指單一基因,它是細胞內負責編輯 mRNA 的一組酵素,包含 11 個成員。主要功用是把胞嘧啶核苷酸(C)轉變尿嘧啶核苷酸(U)。簡單來說,APOBEC 原本是細胞正常活動的一環。但因為它有改寫核酸序列的能力,在 DNA 修復過程同時活躍時,就很有可能出事。這就像是一個創意豐富的阿嬤,看到破損的古畫,就在沒和別人討論的情況下上去東湊西補,用自己的方式重新修復了這件藝術。一個與原本不同的突變細胞可能就這樣產生了。

APOBEC 變異在臺灣女性病人身上特別明顯,舉例來說,60 歲以下沒有吸菸的女性患者,就有高達四分之三有這種變異特徵。研究團隊認為,APOBEC 出錯造成的基因變異可能是導致女性肺癌的關鍵。 除了內生性變異,另外一個容易導致肺癌發生的,就是周遭環境中的致癌物。

致癌物有哪些?

研究團隊總結出 5 種肺癌危險物質:烷化劑、輻射線、亞硝胺(Nitrosamine)、多環芳香烴(PAHs),還有硝基多環芳香烴(Nitro-PAHs)。

其中,亞硝胺類化合物主要來自食品添加物和防腐劑,多環芳香烴大多來自抽菸和二手菸,硝基多環芳香烴則是透過汽機車廢氣和 PM2.5 等毒害肺部。

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圖/unsplash

他們進一步分析,大略來說,女性在不同年紀,致癌因素也有差異。60 歲以下的女性肺癌病人,APOBEC 特徵的影響比較明顯;70 歲以上的女性患者,和環境致癌物的相關度比較高。 既然找到致癌原因,我們該如何著手預防呢?你知道肺癌,其實有疫苗可打!?

空氣污染和肺癌有關嗎?有沒有癌症疫苗?

想預防肺癌,有 2 種對策,一種是「打疫苗」,一種是「抗發炎」。

是的,你沒聽錯,英國牛津大學、跟佛朗西斯.克里克研究所,還有倫敦大學學院在 2024 年 3 月下旬公布,他們正在研發一款預防性的肺癌疫苗,就叫 LungVax。它所使用的技術,和過往牛津大學協同阿斯特捷利康藥廠製造 COVID-19 AZ 疫苗時的方法相似。

他們已經募到一筆 170 萬英鎊的經費,預計未來兩年資金陸續全數到位,第一批打算先試生產 3000 劑。不過,關於這款肺癌疫苗,目前透露的消息還不多,我們挺健康會持續追蹤這方面研究的進展。

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在疫苗出來之前,我們還有第二個對策:抗發炎。發炎和肺癌有什麼關係呢?這就要先回到一個問題:為什麼空污會提高得肺癌的機率呢?

一個很直觀又有力的推測是,空污會導致肺部細胞 DNA 突變,因此而催生出腫瘤。

圖/unsplash

但是修但幾勒,科學要嚴謹,不能只看結果。科學史上發生過很多次表象和真實截然不同的事件,空污和肺癌會不會也是這樣?

2023 年 4 月《Nature》的一篇封面故事,明確地說:Yes!肺癌真的和我們想的不一樣。

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其實早在 1947 年,就有以色列生化學家貝倫布魯姆(Isaac Berenblum)質疑主流觀點,他提出的新假設是:除了 DNA 突變以外,癌細胞還需要其他條件才能坐大。用白話說,就是肺癌是個會兩段變身的遊戲副本頭目,正常細胞先發生變異,接著再由某個條件「扣下扳機」,突變細胞才會壯大成腫瘤。

也就是説,只要攔住任一個階段,就有機會能防範肺癌。假如這論點正確,全球肺癌防治的方向將會直角轉彎。

《Nature》的研究支持這個假說,扭轉了過去 70 多年來的看法。在這項里程碑研究中,臺灣也是要角。

時間回到 2020 年,《Nature Genetics》上發表了一份針對 20 種致癌物質的研究報告,包括鈷、三氯丙烷和異丙苯等,但注意,這研究指出這些致癌物大多沒有增加實驗鼠的 DNA 變異量。

這個現象實在太違反直覺,過了 3 年,疑團還是懸而未決。直到《Nature》的跨國研究出爐,才解開部分謎底。

英國倫敦佛朗西斯.克利克研究所主導 2023 年的一項研究,他們鎖定對象為肺腺癌。肺腺癌是典型「不吸菸的肺癌」,台灣每 4 個肺癌病人就有 3 人是肺腺癌,尤其是女性肺腺癌患者有高達九成不抽菸。 為了抽絲剝繭探明空污和肺癌的關係,研究團隊聚焦在肺腺癌患者常發生的表皮生長因子受體基因變異,縮寫 EGFR。他們收集英國、加拿大、韓國和臺灣四國大約 3 萬 3 千名帶有 EGFR 突變的病人資料,進行深入分析,並且發現 PM2.5 和肺腺癌發生率有顯著關聯。研究團隊進一步用小鼠做試驗,把小鼠分成吸入和未吸入 PM2.5 兩組,結果發現吸入組更容易長出惡性腫瘤。

圖/pexels

到目前為止都還不算太意外,然而,團隊切下肺部細胞、分析 DNA 以後發現,DNA 的突變量居然沒有明顯增加!但是有另一件事發生了:堆積在肺的 PM2.5 顆粒會吸引免疫細胞從身體各處聚集過來,並分泌一種叫做 IL-1β 的發炎因子,導致肺組織發炎。

這下子有趣了,根據克利克研究所團隊的檢驗結果,估計每 60 萬個肺部細胞有 1 個帶有 EGFR 突變,這些細胞在發炎環境裡會快馬加鞭生長。相反的,當他們給小鼠注射抑制 IL-1β 的抗體,肺癌發病率就跟著下降。 《Nature》一篇評論引述美國加州大學舊金山分校分子腫瘤學專家波曼(Allan Balmain)的看法。他總結說,空污致癌的主要機制,可能不是因為空污誘發了新突變,而是持續發炎會刺激原本已帶有突變的細胞生長。換句話說,本來在熟睡的壞細胞會被發炎反應「叫醒」。

這會給肺癌防治帶來巨大衝擊,這樣一來,問題就從「用公衛或醫療方法防止 DNA 變異」變成了「如何抑制發炎」。

人體的細胞每天不斷分裂,用新細胞替換老舊細胞。但是這就像工廠生產線,良率無法百分百,組裝幾十萬產品難免會做出幾件瑕疵品,也就是帶有基因突變的細胞。換句話說,從自然界角度來看,DNA 變異是一種自發現象,醫療手段實際上幾乎不可能阻止。

但是,降低發炎卻是有可能做到的,例如注射抑制 IL-1β 因子的抗體。不過,就公共衛生來說,要給幾千萬人施打抗發炎因子藥物根本不切實際,因為太花錢,而且也可能造成其他的副作用。 波曼在《Nature》評論裡建議,透過簡易可行的飲食方式來降低體內發炎,或許有機會減少某些癌症的風險。這也就是說,科學家應該重新回來審視,怎樣把每天的生活點滴點石成金變成防癌手段。

圖/unsplash

這也等於預告了肺癌的下一階段研究方向,除了內科、外科醫療科技持續精進,尋求預防惡性疾病的最佳飲食要素,也成為聚焦重點。

也想問問你,關於肺癌,你最看好的下一個突破是什麼呢?

  1. 希望有篩檢技術 2.0,不但百發百中,如果連X光都不必照,只要抽血就能順便驗出有沒有癌細胞,那該多好。
  2. 當然是癌症疫苗,最好是能一勞永逸。
  3. 科學證實有效的抗發炎防癌食物組合,我一定立刻加入菜單,不過還是希望味道要好吃啦。

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流感合併肺炎鏈球菌感染恐致命?如何預防?肺炎鏈球菌疫苗接種方式介紹!
careonline_96
・2024/06/14 ・2739字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「千萬不可小看肺炎鏈球菌!歷史及醫學文獻上告訴我們,即使青壯年感染流行性感冒,合併肺炎鏈球菌感染,可能病程進展快速,短短 48 小時就過世,相當可怕!」台大醫院內科部感染科教授兼科主任陳宜君醫師指出,「如果肺炎鏈球菌由上呼吸道黏膜進入血液,可能侵襲各個器官,演變為侵襲性肺炎鏈球菌感染症。患者的狀況可能兵敗如山倒,而住進加護病房;可能因而器官衰竭,如肝腎功能受損,嚴重甚至導致洗腎。這些情況都讓家屬很難過、無法接受。」

侵襲性肺炎鏈球菌感染症確診數,在 2023 年底有明顯上升的趨勢,且感染案例數創三年新高1,民眾務必提高警覺。根據疾病管制署的統計,侵襲性肺炎鏈球菌感染症患者中,65 歲以上民眾佔了 44.5 %2。陳宜君醫師提醒,換言之有 55.5 % 是 65 歲以下民眾,比例超過一半。肺炎鏈球菌對各個年齡層都有影響,所以不是只有老年人,各年齡層都要注意。

不可輕忽!肺炎鏈球菌潛伏體內,流感合併肺鏈重症高四倍!

除了 5 歲以下嬰幼兒、65 歲以上老年人之外,還有許多族群屬於侵襲性肺炎鏈球菌感染症的高危險族群,包括慢性病患(如慢性腎病變、慢性心臟疾病、慢性肺臟病、糖尿病、慢性肝病、肝硬化患者)、酒癮者、菸癮者、脾臟功能缺損或脾臟切除、先天或後天免疫功能不全、人工耳植入者、腦脊髓液滲漏者、接受免疫抑制劑或放射治療的惡性腫瘤者或器官移植者3

此外,原本健康民眾在感染流行性感冒、新冠肺炎等病毒後,呼吸道黏膜免疫會受到影響,續發性細菌感染的機會上升。陳宜君醫師說,台大醫院兒科團隊發表過一個很重要的研究,發現單純得到流感的患童約有 5 % 會住加護病房,而流感合併肺鏈的患童約有 20 % 會住加護病房4,顯示流感合併肺鏈比一般流感的重症風險高出四倍之多。

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肺炎鏈球菌主要存在鼻腔黏膜,當免疫力正常時不會產生問題,但當黏膜免疫力下降時,便可能侵入組織,造成中耳炎、鼻竇炎、肺炎等感染;而免疫力低下患者,便可能發展成重症。陳宜君醫師說,患者會出現發燒、咳嗽、氣喘、噁心、胸痛、頭痛、呼吸急促等症狀,可能進展為肺炎、腦膜炎、關節炎、骨髓炎、心包膜炎、溶血性尿毒症、腹膜炎、敗血症等,危及性命5

接種肺炎鏈球菌疫苗,預防勝於治療

面對肺炎鏈球菌感染,預防永遠勝於治療!陳宜君醫師說,肺炎鏈球菌經由飛沫散播,所以可以透過戴口罩、勤洗手、避開擁擠密閉的空間,更積極的做法就是接種肺炎鏈球菌疫苗。

肺炎鏈球菌可分為 92 種以上血清型,其中約有 30 種血清型會造成人類的感染,所以會針對較常見的血清型製作肺炎鏈球菌疫苗6。目前台灣有結合型疫苗(PCV)與多醣體疫苗(PPV)。

多醣體疫苗(PPV),通常不具備長期免疫記憶。陳宜君醫師解釋,結合型疫苗(PCV)可以誘發 T 細胞免疫,有助產生免疫記憶,提供較長時間的保護力7

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研究顯示,接種一劑結合型疫苗(PCV)後,再接種一劑多醣體疫苗(PPV),有助提升免疫記憶,提供較長時間的保護力,並使保護範圍更廣,能有效降低感染肺炎鏈球菌導致嚴重併發症或死亡的風險8。因此,疾病管制署針對 65 歲以上民眾提供公費疫苗政策:接種 1 劑 13 價結合型肺炎鏈球菌疫苗(PCV13)及 1 劑 23 價肺炎鏈球菌多醣體疫苗(PPV23),以保護年長者免於重症威脅9

不過,一般年輕族群亦不可輕忽。陳宜君醫師提到,因為肺炎鏈球菌疫苗是準備讓健康民眾施打,所以在研發疫苗時,對安全的要求非常高。結合型疫苗(PCV)與多醣體疫苗(PPV)皆為不活化疫苗,免疫不全者皆可接種,且能夠與流感疫苗同時接種。國際建議在左手臂接種流感疫苗,在右手臂接種肺炎鏈球菌疫苗。

關於肺炎鏈球菌疫苗的接種方式,疾病管制署建議:

  • 從未接種肺炎鏈球菌疫苗的民眾,可先接種 1 劑結合型疫苗(PCV),間隔至少 1 年後再接種 1 劑多醣體疫苗(PPV)。若是高風險對象,可先接種 1 劑結合型疫苗(PCV)後,間隔至少 8 週後再接種多醣體疫苗(PPV)。
  • 曾接種過 1 劑結合型疫苗(PCV)的民眾,可於間隔至少 1 年後再接種 1 劑多醣體疫苗(PPV)。若是高風險對象,可於接種結合型疫苗(PCV)後,間隔至少 8 週後再接種多醣體疫苗(PPV)。
  • 曾接種過多醣體疫苗(PPV)的民眾,可於間隔至少 1 年後再接種 1 劑結合型疫苗(PCV)10

「肺炎鏈球菌感染不只造成肺炎!」陳宜君醫師叮嚀,「狀況許可時,建議及早接種疫苗,做好預防措施,才能保護自己、保護身邊的人。」

註解

  1. 衛生福利部疾病管制署 65 歲以上公費肺炎鏈球菌疫苗三階段開打,呼籲長者接種(access date 2024/3/8)
    https://www.cdc.gov.tw/Bulletin/Detail/hr4M-Qmi3Fu2KPC3En2a6Q?typeid=9 ↩︎
  2. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine)(accessed date 2023/12/15)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎
  3. Hsing, T. Y., Lu, C. Y., Chang, L. Y., Liu, Y. C., Lin, H. C., Chen, L. L., Liu, Y. C., Yen, T. Y., Chen, J. M., Lee, P. I., Huang, L. M., & Lai, F. P. (2022). Clinical characteristics of influenza with or without Streptococcus pneumoniae co-infection in children. Journal of the Formosan Medical Association = Taiwan yi zhi121(5), 950–957. https://doi.org/10.1016/j.jfma.2021.07.012 ↩︎
  4. 衛生福利部疾病管制署 侵襲性肺炎鏈球菌感染症(accessed date 2024/03/08)
    https://www.cdc.gov.tw/Disease/SubIndex/oAznsrFTsYK-p12_juf0kw
    ↩︎
  5. 衛生福利部疾病管制署  侵襲性肺炎鏈球菌感染症 疾病介紹(accessed date 2024/03/08)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/MEYvHLbHiWOcLfQKKF6dpw
    ↩︎
  6. Pollard, A. J., Perrett, K. P., & Beverley, P. C. (2009). Maintaining protection against invasive bacteria with protein-polysaccharide conjugate vaccines. Nature reviews. Immunology9(3), 213–220. https://doi.org/10.1038/nri2494 ↩︎
  7. Intervals Between PCV13 and PPSV23 Vaccines: Recommendations of the Advisory Committee on Immunization Practices (ACIP) (cdc.gov) (accessed date 2023/12/15) https://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6434a4.htm ↩︎
  8. 衛生福利部疾病管制署 為提升民眾免疫保護力,10月2日起分三階段擴大65歲以上民眾公費接種肺炎鏈球菌疫苗(accessed date 2024/03/08) https://www.cdc.gov.tw/Bulletin/Detail/q9_r5mAOvcpIPSUvrjGFpw?typeid=9 ↩︎
  9. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine) (accessed date 2023/12/15)
    https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎
  10. 衛生福利部疾病管制署 肺炎鏈球菌疫苗 (Pneumococcal Vaccine) (accessed date 2023/12/15)https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/ORBnRmMgImeUqPApKawmwA ↩︎

本衛教文章由台灣輝瑞協助刊登(PP-PRV-TWN-0166-202404)

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