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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。

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。

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。

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 ( 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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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

快搜尋美光官方網站,了解業界最先進的技術,並追蹤美光Facebook粉絲專頁獲取最新消息吧!

參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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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。

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。

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 。

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?

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。

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。

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。

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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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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