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大科學人專訪|泛科學共同創辦人 鄭國威:科學素養的第一步是勇敢地承認自己並不知道

LIS_96
・2022/09/29 ・2930字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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他是鄭國威,在社群網路上大家都叫他 Portnoy,是 PanSci 泛科學的共同創辦人。Portnoy 從關注媒體改革開始,一路走到成立全台最大科學網站社群。但你可能會很意外,鄭國威在國、高中時期也曾對數理非常排斥,最後選擇文組是為了逃避學不好的數理。直到在研究所接觸「啟發性」教學,才正式開啟鄭國威挖掘科學知識的興趣,以及創辦國內最大科普網站的動機。科學是生活,舉凡食、衣、住、行、育、樂,都可以看見科學的影子。鄭國威正透過網路平台、社群內容和實體線下活動,拉近你我與科學的距離。

關於 Portnoy 的求學歷程故事與教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

曾是一位透過考試來定義自己的孩子

Q:在國小、國中、高中有遇過什麼「有成就感」以及「特別挫折」的經驗?

鄭國威:我小時候其實是還滿擅長讀書,但到了國中,國一下學期我的數理科目成績一落千丈,一方面覺得學習受挫,自己的自尊心受到嚴重打擊。一方面因為我小學成績很好,因為還滿自傲的,所以變得有點無所適從,那是很複雜的情緒。後來就開始作弊,這段經歷我在很多演講場合都有分享過,國一下學期我竄改成績單,不想讓我的爸媽和我的同學感覺到我變成一個笨蛋,就一直偽裝和掩蓋事實,最後事情還是爆發,這段經歷是我學習上很大的挫折。

我唸研究所之前,都非常討厭數理科目。小時候我喜歡科學,是因為我很容易得到很好的成績,但是當我上了國中,成績不好、掌握不到學習方法,我開始自我懷疑,透過作弊逃避掩蓋沒有學好的事實。我並沒有思考如何讓自己更好,也因此抗拒數理學習,所以我選擇文組,我就是一個文科生,一直到大學唸讀的是外語系。

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不過到了研究所,我有了新的學習狀態,因為選擇自己想要念的學科,學得比較主動積極,學習的步調也比較能自己控制。研究所的教法跟以前不太一樣,是很啟發性的教學法,漸漸找回我是「有能力去讀懂,可以學會很多東西的信心」。這段求學歷程對我現在做泛科學有很大的影響,我希望能讓更多跟我一樣國高中,特別是國中,因為數理不好放棄討厭科學的人,在長大後重新愛上科學、重新了解科學價值和重要性。

研究所的經歷,讓鄭國威對於「學習」的看法有很大的啟發。 圖/envato.elements

考試不是一張考卷而是一台體重機

Q:您覺得「考試」的意義的是什麼?

鄭國威:我們對「考試」其實都有錯誤的認識,可能是環境造成的錯誤認識,讓我們覺得沒有達到「某個成績」就是不好,也漸漸讓教育體制走向「考試領導教學」的模式。我覺得考試應該像是「量體重」,因為想要有健康的身體,我們會去量體重,但不會因為沒有達到幾公斤,就覺得自己錯了。

「測量的過程」是讓我們了解我們「目前的狀態」是什麼,考試應該是這樣的價值,是一種幫助我們了解現況的方式,每個考核的結果,並不代表我們是怎麼樣的人,反而是讓大家知道自己現在的狀態,進而能思考下一步應該做什麼。

如果環境能幫助學生了解考試的意義,考試還是很有價值的。

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科學素養的第一步是勇敢地承認自己並不知道

鄭國威:小時候所遇到的學習挫折,可能都來自「學習要展現出我知道,考試也要展現出我知道」,其實科學的起源就是來自於「我不知道」。對於我不知道這件事情,應該要感到越來越興奮和期待,並且往更多的「我們不知道」去尋找,而不是一直證明自己是全知的。

我們活在複雜多變的時代,需要知識來建構安全感,我們很難避免這種一直覺得自己需要知道的狀態,自己要很快給出答案的衝動。當我們重新理解科學的價值,就會了解到:「其實這個世界並不缺一個人去唐突、武斷地說自己知道什麼,而是缺乏更多承認自己不知道什麼的人」。

如果不是現在的自己覺得自己會在哪裡

Q:如果可以回到學生時代的某一個時間點, 你最想對那時候的自己說什麼?或是做什麼不一樣的決定?

鄭國威: 所有的過去都塑造了現在的自已,如果可以我不希望變動什麼。我們都看過科幻電影,想回到過去改變缺憾,但所有科幻故事都告訴我們結果會很糟糕(笑),所以我不想做這 樣影響時間線的事情。

 這樣的假設有太多可能,可能是多元宇宙,可能是昆蟲、微生物,或可能我死掉了! 每個人的哲學觀會選擇要怎麼去回答這個問題,但如果是我的哲學觀,我會選擇不要為過去的 事情後悔,接受這些事情,我只活在這個時間線,我就好好活下去,不去期待別的時間線的自己。

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成為孩子的知識共同體「以身作則」

Q:我們知道你還有一個角色就是家長,可以跟我們分享你的教育觀嗎?

鄭國威:很多人會問我是否給我女兒菁英教育、科學素養教育,但我唯一的原則是「成為她可以參考的知識共同體」,也就是「以身作則」這四個字。講比較完整是當我的孩子遇到猶豫、遇到挫折,她痛苦了,她能想想生活中遇到這個情況「她的爸爸會怎麼做」,這是我能給她最好的教養。如果我希望她養成閱讀習慣,我會天天閱讀,如果我希望她喜歡大自然、喜歡科學,那我自己就會去喜歡,從自己先做起。如果我希望孩子常常跟我分享學校的事情,我就要先分享我工作發生的事情,這是我唯一掌握的原則。

「成為她可以參考的知識共同體」,也就是以身作則,是鄭國威唯一的教育原則。 圖/envato.elements

聽到鄭國威的分享,讓我們想到世界上最有名的科學家之一理查費曼,他的父親是費曼的科學啟蒙老師。「將科學融入生活」是費曼父親的教育理念,尤其注重小費曼「科學思維」的培養。費曼的父親以身作則,給小費曼各式的實例和討論,激勵小費曼對所有科學領域的興趣和熱忱。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」, 鄭國威分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 科學的第一步,承認自己對許多事情都不知道 ❜❜ ── 鄭國威

這句話也呼應著科學素養的重點不在於考試考高分,而是質疑與發問精神的培養,擁有獨立思 辨、實事求事、問題解決的能力,這正是 LIS 情境科學教材正在努力的方向! 

邀請您一同成為各行各業中的大科學人,您的捐款將支持「科學公益教材」的穩定開發,一起 支持台灣科學教育,讓孩子從小開始像「科學家一樣思考」,帶著自信長大成為各行各業中「 永保好奇」、「邏輯思辨」的大科學人!

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❛ 教育不只是老師的事,這是我們的任務,下一個世代的科學史,現在就得開始寫起! ❜

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LIS_96
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LIS ( Learning in Science )情境科學教材,成立於2013年7月,是一個非營利組織,致力於為國中小自然教師及學生,設計有別於填鴨教育的科學教材,協助教師進行STEAM和科學素養導向的教學,讓教師更簡單地進行教學創新,幫助更多孩子找回對科學的學習動機,並培養解決問題的能力。 在 Youtube 頻道【LIS情境科學教材】上,我們會即時更新所有LIS教材的影片,而完整的教案、學習單,亦同步上傳於【LIS教材平台網】歡迎您前往瀏覽完整內容。

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本地工作者暢談科學時代的人文發展:哲學、專才培訓與大眾教育
臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
・2023/02/01 ・5061字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 撰文/詹遠至|臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會助理、臺灣大學哲學系碩士生
  • 校對/陳樂知|臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長

我們所處的二十一世紀已是科學的時代,科學理論被視為宇宙的終極答案。在這個「科學至上」的時代,人文探求還如何可能?人文如何可以與科學攜手並進?以「人文」與「科學」之間的對話為主軸,臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(LMPST Taiwan)於 2022 年 11 月 19 日在臺灣大學主辦了一場以《科學內外的人文可能》為題的論壇,邀請了國內哲學學者以及科學普及界的資深工作者擔任講者。

本活動主持人由鄭會穎教授(政治大學哲學系助理教授、政大現象學研究中心主任)擔任,受邀講者則包括陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)、陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)、鄭國威先生(PanSci 泛科學知識長)與嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)。

本論壇屬於 LMPST Taiwan 長期舉辦的《種種意識論壇》系列。除 LMPST Taiwan 以外,這一系列的論壇由政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO 台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院共同合辦;贊助單位則為順奕有限公司。

《科學內外的人文可能》邀請了國內哲學學者,以及科學普及界的資深工作者擔任講者。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

科學為人文帶來危機?先論科學主義與自然主義

主持人鄭會穎教授點出了本論壇的核心議題後,陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)發表了他的觀點。

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陳教授想要討論的是「就其理論本質而言,科學是否威脅人文」這個問題。陳教授首先談到一些人持有「科學主義(scientism)」的世界觀。科學主義認為,科學是唯一可以讓我們獲得知識的可靠方法。陳教授認為科學主義是一種自相矛盾的世界觀;原因在於科學主義本身並不是科學,並未被科學方法證明,它只是一個哲學理論。因此,科學主義身為一個哲學理論,它本身就是自己會排斥的對象。

回到核心問題,科學是否帶來了人文危機?陳教授的答案是否定的。他認為科學所帶來的其實不是科學主義,而是「自然主義(naturalism)」。自然主義認為,這個世界最根本、基礎的組成,就是自然科學理論認為存在的那些事物,例如粒子、力場、化學反應等。

陳教授認為科學所帶來的自然主義是現代世界觀的基礎;即使一些特定人士因為宗教背景等理由而不同意自然主義,其實也應該要同意例外情況相當有限。如果我們接受「自然主義」,而非「科學主義」,那麼科學本身根本就不會帶來人文危機。這是因為,自然主義只認為世界最根本的組成是科學所談論的事物,但是它並不認為我們只能透過科學方法來認識這些事物。

「就其理論本質而言,科學是否威脅人文?」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

事實上,從科學世界觀的角度來說,人類也是自然的一員。人類作為一種自然生命體,出於其演化而來的結構,與生俱來就有各種世界互動、認識世界的方式,不限於科學方法。就此而言,人類會發展出的人文也是一種自然現象。因此,雖然人類後來發展出了「科學方法」這種較為優化的認識途徑,我們依然不能否定「人文方法」也是一種認識世界的可靠方法。

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接著,陳教授提及羅素(Bertrand Russell)對「熟知知識(knowledge by acquaintance)」以及「描述知識(knowledge by description)」的區分。熟知知識指的是我們透過直接的感受、互動與掌握所獲得的知識,描述知識則是理論性的知識。

陳教授認為熟知知識與描述知識不可被截然二分,兩者之間是程度上的差別。而人文學門的一些觀念就較為接近熟知知識,因為它們重視同理及感受。雖然如此,這一切都符合腦神經科學的描述,人文仍然是自然現象。另一方面,人文因此仍然是科學可以研究的對象,也需要科學的補充。人文學門自己也必須要了解,自己所研究的熟知知識其實也是自然現象,有其組成基礎與運作原理。

因此,科學可以幫助人文把熟知知識轉換為更精確的描述知識,並且為人文提供更精密的研究方法,以及協助其排除錯誤,比如排除人類先天認知系統的偏誤、漏洞等等。總結來說,科學與人文其實研究的是同一個自然界;科學非但不應帶來人文危機,還可以幫助人文研究走得更加長遠。

跨科際合作的需求,兼論「人類世」中的人文與科學走向

不同於陳樂知教授從哲學觀點出發,陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)帶來的是他在教育方面的經驗。首先,陳教授介紹了他為台灣教育部主持的「科學人文跨科際人才培育計畫」,簡稱「SHS(Society-Humanities-Science)計畫」。

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由於現代社會中的問題包含人文以及科學的面向,因此 SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育(trans-disciplinary education)」。以往的教育先是學科主義,然後衍生出「多領域(multi-disciplinary)」或是「跨領域(inter-disciplinary)」,也就是由各學科各自探究共同問題,或是由兩個學科進行合作。

跨科際教育則有所不同,它以「真實世界的共同問題」為核心,直接打破學科之間的界線。只要是對解決真實世界的問題有幫助的知識,參與的學科,甚至政府、產業、民間的 NPO 或利害關係人都擔責分工合作進行知識生產、解決問題。

SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

由於現代社會中的問題愈趨複雜、多元,且多樣,社會對科學界的要求也跟以往有所不同。科學家開始被要求具備社會意識及社會參與的能力,還有溝通與對話的能力;這些能力都是傳統的科學界非常缺乏的。有鑑於此,陳教授所主持的 SHS 計畫積極推動「問題導向的學習」、「系統思考」、以及「實用方法論上的創新」。他也提到,SHS 計畫的推動非常有賴於大學對本身社會角色的自覺與復興。

陳教授參與的另一個國科會計畫是「以社會需求為核心的跨領域研究計畫」。與 SHS 計畫相同,這個計畫也非常重視跨科際教育,並且認知到單靠科學知識無法解決真實世界的複雜問題。

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那麼,人文究竟該扮演什麼樣的角色呢?陳教授討論到他撰寫的新書《丈量人類世》中的「人類世(anthropocene)」這個概念。「人類世」指的是一個新的地質紀元。在工業革命之後,人類文明成為影響地球環境與生態變遷的關鍵角色。因此,部分學者認為地球已經進入「人類世」這個地質紀元。

在人類世中,全球有非常多的變遷趨勢,其中一個就是:科學發展帶動理性價值的昂揚,其他的人性價值卻被輕忽。陳教授說,我們培養出了許多「職業科學家」。可是,在科技急速發展的同時,人類的科技文明卻缺乏方向感:我們正面臨物質文明與精神文明之間極大的不均衡。總而言之,他認為「人類的智能尚未學會如何掌舵文明巨輪的方向」。

最後,針對人文與科學應該要如何在人類世中發展,陳教授提出了他本人的看法。首先,科學研究的同儕審核程序需要人文專業學者的投入,也就是科學家不能閉門造車。再來,婦女應該要積極加入科學與科技事業的陣容,因為科學發展不能只由男性思維主導。

最後,未來教育的趨勢必須往跨科際的方向邁進,也就是人文與科學必須並重。如此一來,陳教授強調:「人文的啟發價值和社會重大需求必須挺身而出,為人類文明的永續承擔文明指南針的角色,與科學共同尋求世紀困境的解方。」

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「科學實作哲學」帶來人文與科學的合作新可能

繼陳竹亭教授分享了跨科際教育發展的大方向後,嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)則分享了她在科學人文互動的個案經驗。嚴教授身為一個哲學學者,卻在因緣際會下,走上了不同於普通學者每天關在辦公室做研究的路。她為了提升生醫背景的學生對哲學的興趣,也為了把哲學帶到課堂之外,推動了青銀共學。

嚴教授推動青銀共學,提升學生對哲學的興趣,也將哲學帶到課堂之外。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

嚴教授把社區中的長輩們請到大學的哲學課堂上,與大學生一起進行小組報告。這些生醫背景的學生們未來大多會從醫;因此,對未來將要在醫療院所工作的他們來說,與長輩互動是很好的練習。

嚴教授也針對與學生們未來在醫療場域會遇到的一些價值性思考,與哲學作出連結,讓學生們學習哲學能夠學以致用,對醫療過程有所幫助。舉例來說,她會帶領學生討論如何面對死亡、以及照護倫理等哲學議題。她認為,在學生未來的臨床工作上,這些哲學議題將派得上用場。

除了青銀共學外,嚴教授還以非常不同於傳統學者的方式,進行她個人的哲學研究。傳統哲學學者往往是埋首於書堆中,發展自己的理論;她則是親自到醫療院所中進行田野調查,去訪問醫生、護理師等第一線的人員。藉由直接了解醫療工作者在實作上遇到的困難,她試圖讓哲學能夠真正被實用。

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嚴教授說,這樣的研究方法被稱為「科學實作哲學」。科學實作哲學作為一種研究方法,其實不單單適用於人文學門,也同樣適用於科學。非常理論性、艱深的基礎科學如果能夠走出象牙塔,了解社會的真實需求,便有機會與人文接軌。因此,不論是科學或人文學門,若研究者可以調整研究方法,從研究對象在實作上的細節出發,再轉而調整自己的理論,那麼科學與人文的互動、合作並非不可能。

科學素養對現代社會的重要性

最後進行分享的是科普媒體《PanSci 泛科學》的知識長鄭國威先生。鄭知識長首先釐清了「人文」的定義:他認為,「人文主義」認為人類可以靠自身的能力認識這個世界,而「人文學科」正是培養這種能力的學科。從這個定義來看,人文與科學根本就不是分開的;畢竟科學也是人類靠自身能力認識世界的方式之一。

鄭知識長提到,台灣的學生在國際學生能力評量計畫(PISA)中表現非常優異,世界排名名列前茅。然而,台灣的學生卻普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。

鄭知識長指出,台灣學生普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

在學習的過程中,我們大致可以把人分為兩種:具有「定型心態」與具有「成長心態」的人。前者只重視結果、學習態度較消極,且容易受挫折打擊;後者則重視過程、學習態度較積極,且勇於面對挑戰。鄭知識長指出,具有定型心態的台灣學生似乎占多數。

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鄭知識長在高中時也面臨相同的困境,他那時非常厭惡數學和理化,完全沒有學習他們的熱忱。他後來發現不止他是如此,有許多人也在學生階段就放棄了對科學的學習;這對台灣社會是個嚴重的現象。舉例來說,公投的題目許多都牽涉科學知識,放棄學習科學的公民要如何在這種公投中作出正確的判斷?這樣的考量促使他後來創辦 PanSci 泛科學。

鄭知識長認為,獲得成長心態最簡單的方式就是學會科學原則與方法,也就是用科學方法來面對日常生活中遇到的問題。而培養科學素養則需要承認自己對許多事的無知,且需要身處一個好的素養集體之中。最後,鄭知識長勉勵大家一起培養出「科學思辨力」,為本次的論壇畫下一個強而有力的句點。

臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
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臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(The Taiwan Association for Logic, Methodology and Philosophy of Science and Technology, LMPST Taiwan)為國內非營利法人團體,主要幹部均為國內教授或研究員。本會以促進科學型的哲學研究為宗旨,工作包括國內專業學術工作、跨領域學科交流及哲學普及推廣。

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歲歲有今朝但年年不一樣?狡猾的流感病毒與它的疫苗——台灣疫苗推動協會榮譽理事長 李秉穎醫師 專訪
科技大觀園_96
・2021/09/02 ・5589字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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你每年都有打流感疫苗嗎?幹嘛不作個「長效型」的流感疫苗呢?
各種流感病毒的困惑,就讓台大醫院小兒科醫師、暨台灣疫苗推動協會榮譽理事長 李秉穎醫師,來幫大家上一門「狡猾的流感病毒與它的疫苗」吧

李秉穎醫師。圖/李秉穎醫師提供

流感病毒感染細胞的關鍵蛋白-血凝素/HA

流感病毒長的像顆圓圓的球型水雷,而球體上的引信就是血凝素(hemagglutinin, HA)和神經氨酸酶(neuraminidase, NA)這兩種表面抗原;這兩個表面蛋白,可刺激人體白血球產生可以對付流感病毒抗體,換言之,它們是疫苗的最重要素材 。而流感病毒尚有其他蛋白質,如:M2離子通道蛋白等,可協助病毒釋出RNA等功能。

李秉穎醫師表示,在疫苗設計裡,科學家最關注血凝素/HA,因為它跟細胞表面的唾液酸受器(sialic acid receptors)結合,進而誘使細胞吞下病毒、感染細胞。換言之,流感病毒的血凝素/HA,如同新冠病毒/SARS-CoV-2的棘蛋白(spike protein),是感染細胞的鑰匙、同時也是製作疫苗的最佳素材。

因此,如果體內有充足的抗體可以咬住血凝素,病毒就無法接觸唾液酸受器,也就無法侵入細胞(此類能阻止病毒進入細胞的抗體,被稱為中和抗體)。所以流感疫苗所含的抗原,都至少有血凝素,試圖刺激白血球產生中和抗體 ;而在實驗室裡,預估每年新的季節性流感疫苗效力的方式,也用中和抗體效價進行評估。

為何每年都要打流感疫苗?

「主要原因是『流感病毒非常容易突變』,而且更麻煩的是,一旦變異、突破免疫系統後,『在脆弱族群裡容易引起重症』。」 李秉穎醫師這麼說道。

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流感病毒是RNA病毒,生存策略是「不限制變異,盡可能產生基因多樣的子代」。所以它缺乏校正機制,突變的速度遠比其他病毒(如:水痘病毒)更加快速 。

流感病毒在複製時,常出現微小的錯誤,有時會導致蛋白質的胺基酸產生改變,被稱為「抗原微變(antigenic drift)」。若變化發生在抗體所辨識的關鍵部位,就可能影響抗體辨認血凝素/HA,使疫苗誘發的保護力降低。

而有別於上述單點胺基酸的突變,另一種變異是巨大、劇烈地改變,被稱為「抗原移型(antigenic shift)」-不同流感病毒株、互換彼此 8 段 RNA 中的任意數段 RNA,產生巨大改變的新病毒、甚至獲得跨物種傳染的能力。如:2009年於墨西哥暴發的豬流感大流行,就是人流感和禽流感在同一個細胞裡發生了基因互換,進而產生了全新、極危險的流感病毒。

抗原微變(antigenic drift)和抗原移型(antigenic shift)的示意圖。資訊來源:Journal of Biology

流感病毒的高突變速度,對人類有很大的威脅,不僅是非結構性病毒蛋白質的突變,可能會改變病毒對細胞的毒性,可能引起更多細胞凋亡、更劇烈的體內發炎等,對脆弱族群的殺傷性更增。而突變位置若在血凝素/HA等表面抗原,將使前一年的疫苗誘發的抗體難以辨認、保護力降低。

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李醫師也提醒,像流感病毒的這種特性,對年長者等族群的威脅甚大。疫苗在銀髮族誘發的抗體濃度、效力本來就比青壯年低,而血清抗體隨時間逐步衰退的情況下,流感對年長者的威脅更劇。一篇來自《傳染性疾病雜誌/The Journal of Infectious Diseases》的回顧性研究發現,大於60歲以上的族群,流感疫苗誘發的抗體保護力,約僅維持四至五個月。此時若病毒透過突變,獲得穿透抗體保護網的能力,就更可能侵犯這些脆弱族群(所以高風險族群,記得每年都要打流感疫苗喔)。

流感病毒的狡獪之處

而除了病毒的高突變速度外,李秉穎醫師還提出一種假說,來解釋「流感疫苗的保護力,似乎比其他疾病的疫苗短?」和「1976年流感疫苗疑似引發多發性神經炎(GBS, Guillain-Barre syndrome)」

李醫師說:「對人體而言,流感病毒是種『想揍它,但又不敢出全力』的奇特敵人。」

人體有種保護機制,稱為免疫耐受性(immune tolerance),指病原雖然存在於人體,但某些機制使身體不發揮足夠的免疫力來攻擊病原。這類機制在正常情況下,可避免母體攻擊胎兒、降低自體免疫疾病發生 。

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但部分病毒似乎能借道此機制,躲避白血球的攻擊,流感病毒可能是其中的佼佼者。目前推論,流感病毒透過分子類似(molecular mimicry),模仿人體組織。流感病毒的蛋白質,和人體神經組織的蛋白質-神經節苷脂 (ganglioside),其立體結構近似。換言之,雖然病毒蛋白質和神經節苷脂,來自不同基因,但部分的立體結構類似,因此在病毒入侵、或接種疫苗後,若產生的抗體,辨認這兩種蛋白質的共同類似結構,就可能出現自體免疫疾病。

所以對人體而言,「想揍流感病毒,但又不敢出全力」,因此疫苗產生的抗體效力衰退速度快。但「想揍病毒,但出了全力」時,其抗體也會攻擊神經節苷脂,此時就會出現免疫失調、多發性神經炎,因此可以看到每年流感季時,罹患多發性神經炎的人數可能會變多,這同時也可能是1976年x, 流感疫苗有多發性神經炎副作用的原因 [9](註:目前僅有1976年豬流感疫苗在動物實驗、流行病學上有證據顯示疫苗會誘導多發性神經炎,但不可擴大推論所有的流感疫苗都會誘導多發性神經炎)。

更精細說明,免疫系統為了避免錯誤地攻擊自我組織,本身就有「敵我辨識系統」,但流感病毒的分子,和人體正常組織的分子過於類似,反而鑽了系統的漏洞,免疫系統在自我克制的情況下,無法發揮全力。所以流感病毒對人體來說,是種很特別、難以對付的病毒。

WHO怎麼知道那些病毒株會流行?

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各國的科學家會從流感病人收集檢體,透過解析基因序列、和血球凝集抑制試驗(HI, The Hemagglutinin Inhibition Assay)結果,作為推薦未來一季流感疫苗的依據。

而世界衛生組織(WHO, World Health Organization)會和重要的國家級衛生單位合作,如:美國疾病控制與預防中心(US CDC, Centers for Disease Control and Prevention)、澳洲維多利亞傳染疾病實驗室(Victorian Infectious Diseases Reference Laboratory)等,透過她們的資訊,預測秋冬的流行病毒株。因為疫苗的製程至少需6個月,所以世界衛生組織在每年2月召開會議,推薦北半球的疫苗抗原(預測年底北半球流行株);而9月的會議,推薦南半球的疫苗抗原(預測隔年年中南半球流行株)。

透過收集眾多病人,以分析、推測半年後秋冬流行的流感作業示意圖。資料來源:US CDC

而血球凝集抑制試驗,主要目的是測試前文所述的「中和抗體」。流感病毒表面的血凝素/HA,會黏住紅血球們,將血球們凝集在一起。若抗體能有效辨認病毒的血凝素、阻止其作用,就能抑制凝血作用,證明該濃度下,疫苗誘發的抗體能中和病毒、避免感染 。

血球凝集抑制試驗結果說明。A列為控制組,僅有紅血球,結果是血球沉澱於孔底。B列為摻入病毒,且無抗體或抗體不足以中和病毒,紅血球因病毒表面的血凝素/HA而凝集,結果是血球不沉澱,孔內液體為紅色。C列為抗體足以中和病毒,阻止凝血反應,血球將沉澱於孔底。資料來源: US CDC

如前文所述,透過收集各地病人檢體,並排出候選病毒株,將和去年流感疫苗的病毒株進行比較。研究者用接種過疫苗的動物(如:雪貂)血清做實驗,觀察中和抗體對抗候選病毒株,其中和效價是否大幅降低,若降低4倍以上,就會被定義為該候選病毒株,和去年流行的病毒已不類似;換言之,過去使用的疫苗可能無法保護該候選病毒的感染 ,因此會被認為「需被關注的病毒株」,而科學家再進一步檢視候選病毒流行範圍等資訊,推測是否將成為「優勢流行」病毒株,綜合判斷下,決定是否推薦給藥廠。

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世界衛生組織透過各種數據,預測秋冬來臨時,那些病毒株最可能流行,或最需疫苗防治的病毒株。儘管有時會失準,因為2月時的資訊,無法完全反應病毒在未來的演化,但這種推測,仍是絕大多數藥廠製備疫苗的重要依據。

為什麼不選擇不易突變的蛋白質作為抗原呢?

如前文所述,現行流感疫苗誘發的抗體,都是辨認血凝素的特定部位HA淺藍色部件,通常被稱為血凝素「頭部」)。然而,由於病毒的高突變速度,且血凝素並非病毒複製、生存過程中,極度必須的蛋白質,所以有較高的變異容忍度,所以病毒可以產出大量、血凝素頭部略有差異的多樣子代病毒。也因此疫苗帶來的保護力,隔年效果就不盡理想。

有鑑於此,部分團隊想發展長效型疫苗,例如:抗原選用血凝素/HA、但不和受器結合的部位。選用該處作為抗原,有理論之優勢。該處靠近病毒核心,不易出現突變(因為若產生突變,可能對病毒結構產生致命性的破壞,故在演化上,越靠近病毒核心的部位,突變的可能性越低)。理論上,若疫苗誘發的抗體,是針對病毒不易突變的蛋白質(如:血凝素「莖部」),就能做出長效、甚至廣譜型的流感疫苗。

但此概念有個致命的問題。流感疫苗的目標是「避免感染」,而病毒入侵細胞的鑰匙就是血凝素「頭部」。選用其他部位當作疫苗抗原,誘發的抗體將無法直接卡住血凝素和唾液酸受器,等同打蛇不打七吋,阻止感染、中和病毒的效果有先天的缺陷。研究團隊試圖透過其他方式彌補此缺陷,如:添加佐劑等提高抗體濃度,如同幫疫苗打超級士兵血清、期待變成美國隊長,但目前尚未看到有效的研究成果,都仍停留在實驗室階段。

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聽說有種新製程的流感疫苗,保護力比較好,真的嗎?

美國在研究歷年的流感疫苗時,發現有時疫苗的病毒株,雖然和真實流行的病毒株相符,但效果不如預期。進一步研究發現,疫苗內的抗原,其胺基酸序列和原始設計稍有差異。深入研究後,科學家觀察到,用雞胚培養的流感病毒,在培養過程中會自然突變。

人類使用雞蛋培養病毒,作為疫苗抗原的技術,已有七十多年的歷史。科學家使用特製的疫苗用無菌蛋,將候選病毒注入已受精的雞蛋,培養數天、讓病毒大量繁殖後,再萃取病毒後製成疫苗。然而,本質上習慣人類環境的流感病毒,在雞胚裡生長時,有時會突變、適應鳥類細胞環境(egg-adaptive mutations),因此最終收集的疫苗抗原和原始預期有差距。目前已知A型流感的H3N2病毒株,在雞胚的生長效率較差,也較容易發生雞蛋適應性突變。

因此科學家發展出另一種技術,改採用哺乳類細胞培養病毒。由於病毒生活的細胞和人體類似,病毒不用特別突變去適應生長環境,所以最終製出的抗原將和預期相符,理論上疫苗的保護效果較雞胚培養的疫苗稍高;但需注意,此為新技術,目前的數據尚不夠充分。

除了理論的優點外,細胞培養疫苗也有製程上的優勢。雞胚培養需要特殊的疫苗蛋,製程耗時較長。若改採細胞培養生產,將無須選購、等待大量的疫苗蛋,可擁有更快的速度和彈性。由於上述的優勢,未來流感疫苗可能會慢慢轉向細胞培養技術。

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為什麼季節性流感疫苗,每年都更換抗原,但似乎不需要做三期試驗就可上市?

主要是沒有辦法做,來不及(啊2月才知道病毒株,9月流感季就開始了,怎麼作三期試驗?)。因為現實面有困難,所以各國的共識是用血球凝集抑制試驗/HI,測試中和抗體效力,作為驗證疫苗效力的標準。試驗結果也許和實際保護力略有落差,但現實上流感病毒的突變速度過快,藥廠製造時間僅有六個月,因此,這是必須的取捨。

以我國疫苗廠-國光生技製作流感疫苗為例,藥廠在第一次申請流感疫苗藥證之前,徵招數百人進行實驗,測試中和抗體效力等數據,確認疫苗各項條件皆符合預期。食品藥物管理署確認各數據都合於規範,就會發給當年的流感疫苗藥證。而之後,每年重新申請季節性流感疫苗藥證時,由於僅調整抗原內容,未改變製程,政府認為效力和安全性不會因此大幅度改變,所以無需再進行人體試驗。這種審核流程,是因為流感病毒變異太快,人類必須在理想和現實中進行取捨。

雖然無法在上市前、透過人體試驗了解疫苗效力,但政府會透過上市後的監督和追蹤,檢視流感疫苗的效果。以美國為例,該國曾回溯分析後發現,鼻噴劑減毒流感疫苗在2013-14和2015-16的流感季,保護力表現不佳,因此停止核發2016-17和2017-16的藥證,直到藥廠更換病毒株、重新證明保護力不劣於其他疫苗,美國才重新核發藥證。

參考文獻

科技大觀園_96
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・2021/06/01 ・1240字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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