基因神剪 CRISPR ：當初被發現及命名的故事——《破解基因碼的人》

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作，泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通，多數人會想到都市裡的壅塞車潮，但真正致命的「塞車」，其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機，主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白（ Low-Density Lipoprotein，簡稱 LDL ）。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色，但當 LDL 顆粒數量失控，卻會開始在血管壁上「違規堆積」，讓「生命幹道」的血管日益狹窄，進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象：即使 LDL 數值「看起來很漂亮」，心血管疾病卻依然找上門來！這究竟是怎麼一回事？沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用？

膽固醇的「好壞」之分：一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好？答案是否定的。事實上，我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種：高密度脂蛋白（High-Density Lipoprotein，簡稱 HDL）和低密度脂蛋白（ LDL ）。

想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」，負責將壞膽固醇（ LDL ）運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少，清不過來，垃圾便會堆積如山，最終導致血管堵塞，甚至引發心臟病或中風。

因此，過去數十年來，醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL，女性則需更高，達到 50 mg/dL（ mg/dL 是健檢報告上的標準單位，代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數）。女性的標準較嚴格，是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降，需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地，LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下，以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字，實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼，為何同為脂蛋白，HDL 被稱為「好」的，而 LDL 卻是「壞」的呢？這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪，會透過血液運送到全身，這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」，主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式，而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

這些血脂對身體運作至關重要，本身並非有害物質。然而，由於脂質是油溶性的，無法直接在血液裡自由流動。因此，在血管或淋巴管裡，脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合，變成可以親近水的「脂蛋白」，才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠，製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中，低密度脂蛋白載運大量膽固醇，將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時，部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應，最終形成粥狀硬化斑塊，導致血管阻塞。因此，LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號，因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白（HDL） 則恰好相反。其組成近半為蛋白質，膽固醇比例較少，因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」，負責清除血管壁上多餘的膽固醇，並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此，HDL-C 被視為「好膽固醇」。

過去數十年來，醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物，如史他汀類（Statins）以及近年發展的 PCSK9 抑制劑，其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而，科學家們在臨床上發現，儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好，甚至很低，卻仍舊發生中風或心肌梗塞！難道我們對膽固醇的認知，一開始就抓錯了重點？

傳統判讀失準？LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年，美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校（UCLA）進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間，全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據，並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現，在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中，竟有高達 72.1% 的人，其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」！即使對於已有心臟病史的患者，也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

這項研究明確指出，依照當時的指引標準，絕大多數首次心臟病發作的患者，其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著，單純依賴 LDL-C 數值，並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式，可能就像只計算路上有多少貨車，卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣，沒辦法完全揪出真正的問題根源！因此，科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」，找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」：L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡，誰才是最危險的分子，科學家們投入大量心力。他們發現，LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質，其成員有大小、密度之分，甚至帶有不同的電荷，如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

早在 1979 年，已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術，像是用一個特殊的「電荷篩子」，依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡，成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少，相對溫和；而 L5 則帶有最多負電荷，電負性最強，最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年，陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中，分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實，在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中，L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣，不僅天生帶有超強負電性，還可能與其他不同的蛋白質結合，或經過「醣基化」修飾，就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質，使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時，它並非僅僅路過，而是會直接「搞破壞」：首先，L5 會直接損傷內皮細胞，讓細胞凋亡，甚至讓血管壁的通透性增加，如同在血管壁上鑿洞。接著，L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後，血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

然而，這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後，會堆積在血管壁上，逐漸形成硬化斑塊，使血管日益狹窄，這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂，可能引發急性血栓，直接堵死血管！若發生在供應心臟血液的冠狀動脈，就會造成心肌梗塞；若發生在腦部血管，則會導致腦中風。

L5：心血管風險評估新指標

現在，我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此，是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在，除了關注 LDL-C 的「總量」，我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」，即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念，從世界知名的德州心臟中心帶回台灣，並創辦了美商德州博藝社科技（HEART）。HEART 在台灣研發出嶄新科技，並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可，日本也正在申請中，希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說，如果您的 L5% 數值小於 2%，通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%，您就屬於高風險族群，建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時，務必提高警覺，這可能預示著心血管疾病即將發作，或已在悄悄進展中。

對於已有心肌梗塞或中風病史的患者，定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外，糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群，以及長期吸菸者，L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代，無論是癌症還是心血管疾病的防治，都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標，而是進一步透過更精密的生物標記，例如特定的蛋白質或代謝物，來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值，或是對這項新興的健康指標感到好奇呢？

本文轉載自顯微觀點

透過質疑，引起反思

昏暗的實驗室裡，紅色的 LED 綻放光芒，電線連向一旁玻璃杯內的電極。5個盛裝深色液體的玻璃杯由電線與電極串聯，累積電壓，向 LED 供應電流，如同小學自然課以果汁發電的實驗配置。

日光燈亮起，玻璃杯內的液體呈現比 LED 更加深沉的暗紅色，桌後身穿實驗衣的藝術家／科學家曹存慧開口介紹，「人類血液中具有電解質，因此可以和鋅片與銅片組成的電極發生氧化還原反應，產生電流使二極體發光。」此時，她的手背上還貼著止血棉。

這是曹存慧與葛昌惠合力創作的生物藝術裝置《血電廠》。藝術家現場抽取自己和參與者的血液，透過簡單的氧化還原發電原理，在黑暗中得到光線。讓參與者親身體驗犧牲身體部位、承受健康風險以獲得能源的情境。

抽血發電很容易引起對衛生與比例原則的質疑，但是社會日常仰賴的發電模式如燃煤、核分裂等，不是明顯損及環境或居民健康，就是藏有重大風險。《血電廠》抽血發電引起的憂慮與質疑，凸顯了現代社會為了滿足電能需求，選擇持續承擔的代價與風險。

透過藝術為科學除魅

《血電廠》並非曹存慧唯一具有爭議性的創作，甚至不是參與者反對與質疑最激烈的。她與「遠房親戚實驗室」夥伴的作品《有我在^TM》在國立台灣美術館現場帶領工作坊參與者進行自體基因轉殖，透過基因工程技術，將人類基因片段插入大腸桿菌染色體中。

這項讓參與者感到「轉殖自身基因的大腸桿菌與自己十分相似」（實際上僅有極小片段相同，不同參與者彼此間的基因相似性還比較高），足以讓人反思何謂「自我」以及物種間親近性的實驗，因為扮演「有我在生物科技股份有限公司」在虛擬的商業情境中進行實驗，事後被民眾檢舉未依法登記而執行業務。

藝術家們為了法律訴訟而傷神耗時，同時也凸顯基因工程技術對民眾來說，是需要被政府嚴格管理的行為。

面對民眾的緊張，曹存慧說，「台灣人對基因工程態度其實相對輕鬆，在意的是健康與環保。不像歐美社會，有觸犯神權的那種禁忌感。」如果是在荷蘭，這種行動藝術場地外一定會集結抗議團體，主辦方也會開記者會說明。

曹存慧回憶《有我在^TM》現場說，「我帶參與者們做 heat shock（熱休克，使質體進入大腸桿菌細胞膜的方法）, 他們紛紛驚訝說『怎麼這樣就結束了？』。我希望可以讓一般民眾發現『基改並非一件深不可測的事情』」。這是她為生物藝術賦予的價值之一。

對於生物藝術的定義，曹存慧反思地說，「每一天我對生物藝術的定義都有一點變動。現在我採取的定義是『內容與生物學有關的』創作，比較符合大眾對這個特定領域的想像。」

她認為，單純討論生命與死亡，或媒材中採用生物材料，其實都是傳統藝術包含的作法。但是以生物學知識與討論為主題的創作，最接近生物藝術（Bioart）這個 1997 年由 Eduardo Kac 發明的創作領域。

懷抱著創作願望的生物學博士

曹存慧從大學開始攻讀生物科技領域，專長分子生物學和生物資訊，於昆士蘭理工大學獲得博士學位後回到台灣，進入中研院從事博士後研究。聽起來是相當典型的生科系職涯發展，接下來就是進入學院擔任助理教授或技術人員、實驗室經理。

但是在扎實的學術訓練歷程，曹存慧始終懷著對藝術的喜愛與好奇，她說，「我對藝術的興趣明確存在，但是方向模糊。只是從小喜歡畫畫、會當學藝股長，沒有受過科班訓練。高中參加的還是生研社，不是美術社。」

曹存慧與生物藝術的接觸，是在昆士蘭讀博士班時，那時她正在疑惑「自己的生物科技專業，能不能結合藝術創作」。她回憶說，「千禧年過後，一個無聊的晚上，我上網 google “Bio + Art” 沒想到真的有這種藝術領域！」她投入創作的願望，在新世紀展開時逐漸活化。

2009 年，曹存慧畢業歸國，參與了她的生物藝術展覽初體驗，也是臺灣第一場聚焦生物科技與醫學的創作展《急凍醫世代》。不僅是她第一次親眼看見生物藝術裝置，同時也得到參加研討會、工作坊的機會，可以聽到藝術家剖析自己的創作脈絡。

觀察了他人的作品，曹存慧開始想要親手創作，但是既缺少經驗，也不了解何謂藝術創作。同時，她的職業仍然是中研院分子生物學博士後研究員，她一面忙碌於實驗室工作，一面在陌生的創作領域摸索，讀藝術理論、了解當代藝術作品、與藝術家對談。

曹存慧回憶那段時光說，「探索新領域很有趣，但是也很掙扎，因為時間實在不夠用。」她維持白天做實驗，夜晚學習藝術的跨領域生活到 2011 年，帶著教學相長的期待，與其他藝術家合作向文山社區大學提案，開一門生物藝術課程。

一波三折的跨領域之路

文山社區大學對生物藝術課程的熱烈歡迎出乎她們意料，連臺北市其他區域的社區大學，也紛紛邀請她們開課。曹存慧笑說，「當時我們很開心地答應了，還擔心自己會忙不過來。結果報名截止那天，整個臺北市只有一個人報名，而且那個人還是我的朋友！」

原來，「生物藝術」這個名詞當時在臺灣社會鮮少被公開討論，社區居民分不清楚究竟是生物課還是藝術課，自然不會報名。曹存慧教學相長的課程，只能暫且擱置。

曹存慧並未因此而放棄，為了投入更多時間嘗試創作，她在 2016 年申請荷蘭的生物藝術研究單位職缺，準備離開原本的工作，卻因為簽證問題而無法成行。

看似又一個深入生物藝術領域的阻礙，曹存慧卻視為重要的轉捩點。在輾轉詢問、求助的過程中，她結識更多生物藝術圈的同儕，也被拉進臺灣生物藝術社群，得到充沛的交流。她說，「那時我開始更清楚自己能做甚麼，也開始有策展人特地邀請我參展。」

曹存慧的第一個正式展出作品，是 2014 年於臺北市中山創意基地 URS21 的《愛@窒息》，在密閉小容器中裝入植物和日常物品的零件（如玩偶或是芭比娃娃的肢體）。展覽期間植物逐漸生長，人造物品被慢慢吞沒，只留下輕微輪廓。

曹存慧在展期發現，室內展場光線不如室外明亮，作品中的植物不一定會如預期般生長。生物藝術猶如生物學實驗，比起使用無生命材料的同行，更加需要注意生物學性質。

她笑說，「我從那時開始體會，生物藝術家會遇到很多不可思議的環境因素，是其他領域創作者無法想像的。」

最誇張的經歷是，「大量的果蠅飛進展場，吃掉我的作品！密封的作品無法隔絕果蠅的嗅覺和食慾，展間裡、作品上都是果蠅。策展人、館方都氣急敗壞。」

一路挑戰創作框架與材料的限制，曹存慧獨具風格的創作逐漸被更多策展人認同，也登上國家美術館的展廳，讓她得到更多信心與創作欲。2018 年她辭去博士後研究員的工作全心投入創作，隔年卻回到了學術機構，這次領域不同以往——清大藝術學院聘任她為助理教授，並主持生物藝術實驗室。

現正創作：族群與語言的演變（螞蟻版）

擔任教職的曹存慧持續活躍的個人創作，她最近的作品是浪漫臺三線藝術季的邀約作品：名稱未定，以客家話和客家族群的流動變化為核心概念。

曹存慧說明，「現在臺灣人使用的客家話，發音和用詞與中國南方的客家話已頗有不同，臺灣不同客家族群間也有少許差異，但社會共識依然認同是應該被保存的『傳統文化』。」

而客家族群血緣方面，曹存慧提起馬偕醫學院教授林媽利引發激烈討論的分子人類學研究，該研究指出臺灣客家人的染色體單倍群比較接近中國南方人，不同於客家族群傳統故事中，客家人來自華北、華中的漢民族大遷徙敘事。

圍繞這個引起民族認同爭端的科學研究，曹存慧展開新的創作想像，「客家人從北方逐漸南遷的過程中，或許不斷有人加入、也有人在中途落地生根。到達南方、臺灣時，群體中的成員、家族組成與出發時早已不同，因此這個族群的基因庫也已經演進，如同語言的變化。」

曹存慧透漏，她計畫設計一個大型螞蟻飼養箱，其中糖漬洛神花排列成漢語拼音的客家話辭彙，涵蓋客家話各分支的用字、腔調差異。其中同時放置泥土、樹枝和水，讓螞蟻得以築巢、生活。

螞蟻覓食過程中，糖漬洛神花會被螞蟻集體搬動，拼音逐漸出現變化，仿擬語言在集體活動過程被重新建構。曹存慧說，「族群和文化特徵在演變過程會消失一部分，同時也會建構新的成分。演變是自然的，或許不是那麼需要抗拒的事情。」

至於醃漬洛神花，是因為現在洛神花是當前桃園客家文化景點的熱銷名產，被形塑為客家特色農作物之一。但洛神花並非當地傳統的作物，大概 2008 年前後才開始流行，其實是相當新的地區特色。

曹存慧以此說明，「客家族群的自我認同強烈，但文化演變本來就會一直加入新的元素，得到新的特徵未必是一件壞事。我想趁機探討『傳統』在文化演變過程中不斷建構並保存下來，是動態而非固著的概念。」

對於發想過程，她自我剖析道，「創作時我沒有很明確的政治性、社會性目的。但我想生活在這個社會環境，人本來就會注意社會議題並產生反應，也就是我每天看到和思考的內容。我想進行的創作，是和當下社議題密切相關的。」

年輕、階級扁平的教室與創作領域

在曹存慧的課堂上，每個人都以自取的綽號相稱，曹存慧在學生口中的稱呼是「跳跳」。

她解釋說，因為生物藝術是個很年輕的領域，輩分與階級都很扁平，「我和學生年紀不同，在教室裡的權力也不同。雖然一開始我是思考與創作的帶領者，但是希望可以讓學生感到互動框架是平等、可鬆動的。這樣在討論何謂生物藝術、評論作品時，可以自由地發展與表達想法。」

曹存慧認為，這樣的課堂情境類比了生物藝術圈的現狀，沒有太明確的權威與硬性框架，生物藝術的形式、目的與價值都還在共同創造及實踐中。

• 文／林芸寬、張愷丰、張庭瑀、郭亮均、林詠真 

最新研究：寵物與新生兒健康的密切關聯

現代家庭飼養寵物的比例逐年上升，貓狗已成為人類最親密的夥伴。農業部最新（2023）的資料發現，臺灣飼養貓狗的比例上升，家犬較上一期（2021）增加 19%；家貓較上一期增加 50%。然而，許多新手父母常擔心，飼養貓狗可能會影響新生兒的健康，像是引發呼吸道過敏等疾病，但近期的科學研究提供了相對令人安心的解答。 

科學家發現，飼養貓狗也許有益家庭中新生兒的健康。最新研究證實，家中貓狗不僅能增添樂趣，更能減少新生兒感染呼吸道疾病的機率。早在 2012 年，就有芬蘭研究團隊追蹤鄉村地區 397 名新生兒，自出生到一歲的健康狀況，發現有飼養貓狗家庭中的新生兒，較少感染呼吸道疾病。研究詳實記錄貓狗與新生兒的互動頻率，及其對新生兒健康的影響。

腸道菌相的力量：微生物如何提升寶寶免疫力

今（2024）年聖路易華盛頓大學兒科團隊發表在《Pediatrics》的最新研究，分析新生兒的就醫紀錄，並透過對父母的訪談，探討「親餵母乳」、「家中飼養貓狗」、「新生兒醫療需求」三者間的關係。研究發現，親餵母乳且家中有飼養貓狗的新生兒，出生六個月內對醫療服務的需求相對較低。華盛頓大學團隊推測，這可能是貓狗身上的微生物 ，增加了環境中微生物多樣性，並影響新生兒的免疫力。 

環境中微生物多樣性，與新生兒免疫力的關係為何？至今仍是未解的問題，但根據現有的研究，這很可能與新生兒體內「腸道菌相」的差異有關。「腸道菌相」是胃腸道中的微生物群落，由細菌、病毒和真菌組成，它們在我們的免疫系統發展中扮演了重要角色，特別是在生命的早期階段，對腸道的健康和功能有著深遠的影響。

為何養狗的新生兒感染率更低？

2023 年的一項研究，進一步探討環境中微生物多樣性與新生兒免疫力之間的關係，揭示腸道菌相的多樣性在在影響了新生兒的健康。研究顯示，家中飼養狗的新生兒，其腸道中的梭桿菌、科林氏菌和瘤胃球菌等菌群明顯較多，這些菌種的豐富性有助於免疫系統的發育，也可能有助於減少新生兒過敏與氣喘的風險。

有趣的是，這份研究也提到，對於喝配方奶的新生兒而言，其腸道菌相的組成與養狗有關，「與狗接觸」可能成為他們獲取環境微生物的替代途徑，補充因缺乏母乳餵養而缺少的微生物，從而幫助免疫系統的發展。

目前研究雖無法直接證實接觸貓狗可以增強免疫力，但可以確定的是，接觸貓狗的小孩，腸道內的微生物多樣性高，也比較不容易生病，新手父母可以不用太擔心養狗對小孩發育的影響。同時，與狗接觸還能改變嬰兒腸道中的微生物組成，這或許有助於減少呼吸道疾病的發生風險。

資料來源： 

1. https://www.moa.gov.tw/theme_data.php?theme=news&sub_theme=agri&id=9418
2. https://publications.aap.org/pediatrics/article/130/2/211/29895/Respiratory-Tra ct-Illnesses-During-the-First-Year
3. https://www.nature.com/articles/s41390-024-03200-9
4. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/cea.14303