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麻疹疫苗致自閉症的流言是怎麼開始的?「平衡報導」如何讓偽科學盛行│科學家與媒體的橋樑(二)

台灣科技媒體中心_96
・2020/08/24 ・4714字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 630 ・十年級

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編按:充斥在新聞媒體或社群上的偽科學謠言,或似是而非的「新發現」,通常都以誇張聳動的標題吸引讀者的目光,並讓多數人深信不疑。誰能擔任這個破除迷思的角色,成為科學家與媒體傳播間的橋樑,為閱聽者導正視聽呢?這一系列文章,將介紹英國科學媒體中心(SMC)如何運作,打擊新聞上的偽科學、假訊息。

疫苗示意圖。
圖/pxfuel

麻疹原是相當普遍的兒童傳染疾病,藉由飛沫或直接接觸患者鼻後分泌物傳播,是高傳染性疾病;患者初期症狀有發燒、咳嗽、流鼻水、眼紅及口腔內出現白點,3至7天後皮膚會出現污斑紅疹,通常會由臉部擴散至全身,短則維持4至7天,長則3周。病重者的呼吸系統、消化道及腦部會受影響,嚴重則會死亡,因此有「兒童瘟疫」之稱。

MMR 麻疹疫苗,拯救千萬性命

美國自 1963 年開始使用單一麻疹疫苗,之後便使用 MMR疫苗,讓原本每年有數十萬的麻疹病例降到 1980 年代的數千人,到2013 年,美國每年所通報的病例已降至 200 名以下;在全球,MMR 疫苗接種情況自 1980 年代起大幅提升,光是疫苗所防治的麻疹傳染狀況,據統計每年就減少了 1400 萬人的死亡。[1]

MMR 是麻疹(Measles)、腮腺炎(Mumps)與德國麻疹(Rubella)的三合一活性減毒疫苗之簡稱,這支疫苗在 1971 年研發完成,由美國開始施打,並於 1989 年引入第二劑 MMR 疫苗以增強人體對於此三種病毒的免疫力。

台灣自 1992 年起,對滿 15 個月的嬰兒至國三男女生全面施打 MMR 疫苗,疫苗施打之後,麻疹、腮腺炎與德國麻疹在台灣的盛行率大大降低,從 1994 至 2008 年只有5例德國麻疹症候群確診個案,2009 年至 2018 年,台灣已再無發現新的德國麻疹案例。[2] 這幾年,台灣的麻疹病例通報一向是零星個案,20年來也未有人因麻疹死亡,但在 2018 年 3 月底至 4 月,共通報 22 起麻疹病例,是近 9 年來的同期新高。

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若要避免流行傳染疾病大規模爆發,注射疫苗是現今所知最有效的方式,但疫苗施打也各有限制。就 MMR 疫苗來說,一歲以下嬰兒因免疫力不足,無法承受減毒疫苗的強度,便完全暴露於感染風險,此時,只有透過社群間高度的疫苗接種率、提升群體免疫力(herd immunity),才得以阻絕傳染途徑。

簡單來說,群體免疫力的概念就是,群體中愈多人對某一種病毒有抵抗力,病毒傳染給較不具免疫力個體的途徑就越少。

試想,若辦公室裡有 1 人帶著具傳染力的感冒病毒,若接觸的人抵抗力都很低,病毒就會以較快的速度傳播出去;反之,若這一群體裡的抵抗力高,每一位具抵抗力的個體就是防止病毒傳播的屏障,大規模傳染的機會就低上許多。也就是,接種疫苗保護的不僅是個人健康,也大幅度降低群體罹病的風險(圖一)。

除了 2018 年的傳染狀況稍較嚴重,2015 年 5 月的群聚傳染,便是一歲以下還不能接種疫苗的嬰幼兒感染麻疹,而後傳播出去,但因台灣的 MMR 兩劑接種率高達 97%,便能有效控制麻疹傳染。[3]
圖/衛福部統計 2010 年 1 月至 2019 年 1 月的病例趨勢圖

麻疹捲土重來,起因回溯二十年

2018 年的麻疹案是先以地區性爆發感染,再藉由強傳染力的病毒,將麻疹疫情隨著全球化的人員移動、跨越國界與地理屏障,在全世界似有捲土重來的趨勢。自 2017 年起,歐洲開始出現群聚性的麻疹案例,據世界衛生組織 (WHO)統計,2018 年上半年歐洲感染麻疹的人數是4萬1千人,這個數字比 2017 年全年統計約 2 萬人,要多上一倍。[4]

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這次風暴的醞釀實有近 20 年之久,讓原本幾近銷聲匿跡的麻疹病毒,乘風而起。而要說起這個故事,那得回到 1998 年的英國。

當年任職於皇家慈善醫院(Royal Free Hospital)醫學與病理組織學系(Medicine and Histopathology)的副教授安德魯.韋克菲爾德(Andrew Wakefield)博士,1998 年 2 月發表一篇研究,宣稱他觀察到孩童在接種 MMR 疫苗之後,行為劇烈改變、出現自閉症(autism)的症狀,且他認為 3 種疫苗的加成效力太強,可能引發身體的強烈免疫反應,進而造成腸道不適症(bowel disorder)。

該研究發表在頂尖醫學期刊《刺胳針》(The Lancet)上,加上他為這項研究所召開記者會,在大眾心中種下對疫苗的懷疑。

宣稱「疫苗致自閉」研究遭撤回,反疫苗陰影仍在

同(1998)年 4 月,丹麥一項縱長 14 年的研究,顯示 MMR 疫苗與自閉症無關,而後直至今日,在不同地區、不同時間所陸續發現的所有證據,都指向韋克菲爾德的宣稱毫無所本。2001 年,他向皇家慈善醫院辭去職務;2010 年,他在《刺胳針》上發表的這篇研究因為資料不實而遭撤回;同年,英國醫學總會(the General Medical Council)因韋克菲爾德違反研究道德與財務規範,而革去他在英國執業的資格(圖二)。

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韋克菲爾德的研究經英國醫學期刊(the British Medical Journal)確證,12 位孩童是精心篩選過的案例,且其部分研究費用,是由一群意欲控告疫苗公司的孩童父母之法律訴訟經費來支付。
圖/《刺胳針》於 2010 年撤回韋克菲爾德在 1998 年的研究發表

然而,儘管「接種 MMR 疫苗會導致自閉症」已被證實是偽造證據而得出的說法,但在大眾傳播技術日趨發達下,訊息傳遞無時差、無邊界的今日,挾著拒打疫苗是「對抗疫苗公司獲取高利潤」、「抵抗政府控制」的訊息,再次於社群中蔓延,掀起一波波的「反疫苗運動」。

這20年來,即使所有的證據都指向 MMR 疫苗與自閉症無關,但是這起事件的漣漪效應逐年反映在疫苗的接種率上。

1995 年,MMR 疫苗在英國的覆蓋率原本高達 92%;2004 至 2005 年,接種比例降至 81%;隔年 4 月,英國一名 13 歲的學童因染麻疹死亡,這是 14 年來的唯一案例。[5]

2007 年,接種率回升到 85%,距離能達到群體免疫力的 95% 門檻還有一大段進步空間(注:群體免疫力的計算考量到許多變數,包括此一傳染病毒有多容易傳播、感染的週期,以及一個患者在感染週期中可傳染多少人;要防止某一種疾病大規模流行,就必須達到依照這個病毒傳播速度所計算出來的群體免疫力,才能讓這個病毒沒有足夠的宿主傳播出去。)

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直到 2011 至 2012 年,MMR 疫苗在英國的覆蓋率才再次回復到91.5%。[6]

嬰幼兒的免疫力低,只能靠提升群體免疫力來守護孩童身體健康。
圖/piqsels

科學界共識,為何比不過造假發表?

拉開英國 MMR 疫苗與自閉症的科學研究一覽表,發現自 1998 年韋克菲爾德偽造的那篇論文開始,科學界為了確定大規模注射的疫苗是否真有危害,啟動了各國的科學家用不同的研究方法,來找尋 MMR 疫苗與自閉症的關聯,以期獲得共識。

而當第一筆發現兩者毫無關聯的研究在同年發表,又或後來一篇篇通過同儕審查而發表的論文都證實疫苗與自閉症無關連,那為什麼無法力挽狂瀾、扭轉民眾對疫苗的信心?後續那些縱長十多年的研究、涵蓋幾百位孩童、動用國家型資料庫的研究,為何比不上一篇只有 12 位個案的偽科學論文?

英國 SMC 於 2002 年成立,當時除了 1990 年代延續的狂牛症疑雲,1998 年開始的反疫苗風波在英國 SMC 草創之初,正如火如荼在媒體上延燒。

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媒體對「平衡報導」執著,反助長謠言

長期關注健康風險傳播的研究者塔米.博伊斯(Tammy Boyce)博士為此撰寫專書《健康、風險與新聞:MMR 疫苗及媒體》(Health, Risk and News: The MMR Vaccine and the Media )於 2007 年出版,分析此事在媒體上的呈現方式及其影響。

她主要以 2002 年 4 月至 10 月的電視媒體和報紙為對象,觀察 MMR 疫苗與自閉症相關新聞的資訊內容與來源,她認為主要的問題就在於媒體對於「平衡報導」的執著。

事實上,由於只有極少數的科學家不同意 MMR 疫苗的安全性,為了要創造接種 MMR 疫苗的正反兩面意見,媒體傾向報導反對 MMR 疫苗的「故事」:而要成全這樣的故事,收納的除了韋克菲爾德的一篇研究,不可能還有其他科學家的意見,因為那只能不斷得到肯定 MMR 疫苗的安全性的說法,於是科學家與醫療專業人員的意見不再能博得版面,取而代之的是家長的擔憂、政治人物的評論,與反疫苗團體的訴求。[7]

在博伊斯出版專書之前,她與另一位任教於英國卡地夫大學(Cardiff University)研究新聞、媒體與文化的學者賈斯汀.路易斯(Justin Lewis)博士,2003 年率先在《自然免疫學評論》(Nature Reviews Immunology)期刊上發表這項研究結果, 分析民眾分別在 2002 年 4 月和 10 月,針對 MMR 疫苗資訊的感知落差。

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在此調查執行的幾個月前(2001 年 12 月),當時的英國首相東尼.布萊爾(Tony Blair)被媒體問及他的兒子是否有接種 MMR 疫苗,布萊爾以個人隱私為由拒答,此新聞一出,各方爭相報導。

即使僅存在一個反對 MMR 疫苗的科學研究,而大部分的科學研究都證實其安全性,民眾仍舊認為有相當的證據可用以質疑 MMR 疫苗。

路易斯與博伊斯分析了 2002 年 1 月到 9 月的英國主要電視新聞、廣播與報紙所談論的 MMR 疫苗,發現只有約一成的內容談及「全世界有 90 個國家都認為 MMR 疫苗是安全的」,約三成提到首相布萊爾的兒子,而自閉症與腸道不適症則佔了近7成。

這份國家級的調查發現,相較於 4 月,民眾同意「MMR 疫苗的正反證據相當」這一陳述的比例,在 10 月時有顯著成長(4 月:39%;10 月:53%)。意即,即使僅存在一個反對 MMR 疫苗的科學研究,而大部分的科學研究都證實其安全性,民眾仍舊認為有相當的證據可用以質疑 MMR 疫苗。

不意外地,此研究也發現願意接種 MMR 疫苗的比例,從 4 月的 53%,短短 5 個月便降至 47%。

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科學界與媒體界攜手,傳達決策的「風險」與「效益」

面臨 MMR 疫苗已持續多年的媒體爭戰,2002 年 4 月 2 日才開張的英國 SMC,經過一個月的時間,便召開了第一次跨領域會議,由英國 SMC 的主任費歐娜.福克斯(Fiona Fox)主持,當日約 50 位與會者,包括了科學界、媒體界的頂尖研究者,政治人物與英國各大媒體的記者與編輯。[8]

在這份由英國 SMC 所發布的會議紀錄可知,當天的討論主軸有以下幾點:

  • 第一,從 2001 年開始到 2002 年 2 月,科學社群有積極、有效地與媒體在 MMR 疫苗上對話嗎?有的話,是怎麼做的,沒有的話,又是為什麼?
  • 第二,自從 1998 年韋克菲爾德的研究第一次獲得媒體高度注意,我們做了哪些努力?
  • 第三,對於善於將重心放在鮮為人知的事物且反建制(anti-establishment)之媒體,科學家是否覺得無力?
  • 第四,如果 MMR 疫苗事件延燒是基於民眾對科學的誤解,那麼是否反而可藉由這樣的事件、媒體的興趣,來傳遞真正的科學是如何運作?
  • 第五,從這次媒體所關注的 MMR 疫苗事件,我們是否能從中學到什麼,以因應下一次的論戰?

這次紀錄上僅歷時兩個小時的會議,卻提供了英國科學與媒體界許多重要的啟示。要拿回大眾對於科學的信任,首要的是,與會者都同意科學家必須盡可能地公開與透明,那是搏回信任最簡單,也是唯一的路徑。

但是對於大眾來說,在訊息中揭露過多的資訊,包括相對的風險、理論上的風險,又或用我們「永遠無法真正得知未知之事」(unknown unknowns),如此既學術又複雜的概念,只會讓閱聽人資訊癱瘓。

也許,亟需在日常中做各項決定的新聞閱聽人,遇到如此複雜的爭議,科學界或媒體界要攜手的目標,是清楚說明各項決策的「風險」與「效益」,來替代複雜冗長的科學知識陳述。科學家善用媒體,媒體善用科學專業,才是專家與媒體一同贏回大眾信任的共善之道。

科學家善用媒體,媒體善用科學專業,才是專家與媒體一同贏回大眾信任的共善之道。
圖/piqsels

註釋

  1. U.S. Department of Health and Human Services Centers for Disease Control and Prevention. (2009.) Epidemiology and Prevention of Vaccine-Preventable Diseases. Atkinson W, Wolfe S, Hamborsky J, McIntyre L, eds. 11th ed. Washington DC: Public Health Foundation.
  2.  衛生福利部疾病管制署(2018)。《傳染病防治工作手冊》。
  3.  吳佳夙、林杜凌、鄭雯月、柯靜芬、林明誠、魏嵩璽(2016)。<2015年中部麻疹群聚感染事件─尚未接種麻疹疫苗幼兒感染後之傳播調查>。《疫情報導》32(8):176-181。
  4.  World Health Organization Regional Office for Europe. (2018). “Measles cases hit record high in the European Region.”
  5.  New Zealand. (2010.) “UK experts on Wakefield’s General Medical Council ruling”
  6.  NHS Digital. (2012). “NHS Immunisation Statistics – England, 2011-12.”
  7.  Boyce, T. (2007). Health, risk and news: The MMR vaccine and the media. Bern: Peter Lang.
  8.  Lewis, J., and Speers, T. (2003). “Science and Society: Misleading Media Reporting? The MMR Story.” Nature Reviews Immunology 3(11): 913–918.
  9.  Science Media Centre. (2002). “MMR: Learning Lessons: A report on the meeting hosted by the Science Media Centre.”
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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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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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