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跨物種、跨國界殺手— 狂牛症、禽流感、狂犬病

科學月刊_96
・2011/05/08 ・2369字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 612 ・十年級
更多好文請參閱《科學月刊2011.5月號》〈跨越物種的致命殺手〉

隨著科技發達,世界各國交流貿易頻繁,朝無國界之國際村方向邁進,導致國際間不斷地發生新浮現或新興人畜共通傳染病(emerging zoonotic infectious diseases),這些可怕的傳染病原於動物及人類之間傳播,世界衛生組織(World Health Organization, WHO)對人畜共通傳染病(zoonoses)的解釋為︰具有感染與致病力的病原經自然途徑在人類及脊椎動物間傳播而導致的疾病。研究顯示人畜共通傳染病的病例數快速增加,且在地理分布上也有明顯擴張的趨勢,甚至發展出新的抗藥性機制,而被感染的動物具多樣性,包括有蹄動物、食肉動物、囓齒動物、靈長類動物、蝙蝠和禽鳥類等。

文獻指出,在已知1415種可造成人類感染的病原中,有868種(61%)病原為人畜共通,其中175種被認為是新浮現疾病,而且當中的132種(75%)為人畜共通傳染病。隨著這些新浮現人畜共通傳染病相繼在世界各地發生,不僅影響國際間的人員、動物及相關產品流通,更造成社會恐慌與經濟的衝擊。爰此,介紹其中很可能入侵台灣的三種人畜共通傳染病:狂牛症、禽流感(家禽流行性感冒)及狂犬病,依疾病特性、傳染途徑、致病機轉、診斷方法及政府作為等依序介紹之。

狂牛症

2010年台灣疑似發生人類感染狂牛症死亡案例,再次掀起民眾對狂牛症的恐慌,雖然截至目前為止,農委會尚未從輸入之畜產品中檢測出疑似病例,但走私進口的畜產品,若流入市場,誰來把關?在狂牛症已造成歐洲危機之下,台灣民眾需要時時警惕,對狂牛症有一定程度的認識。
牛海綿狀腦病(BSE)即是俗稱的「狂牛症」,牛海綿狀腦病的病原是普里昂蛋白質(prion),腦內的普里昂蛋白質因摺疊(folding)錯誤而導致不正常聚集,進而在腦與脊髓造成海綿狀孔洞。人如果食入了罹患牛海綿狀腦病之牛腦或牛肉就有可能感染普里昂蛋白質,造成腦部海綿狀病變,此病又稱為「新型變異庫賈氏症」(vCJD),為新型人畜共通傳染病。

牛海綿狀腦病首先在1986年於英國被報告,科學家推測牛海綿狀腦病的發生是由於牛隻餵食含有普里昂蛋白質的動物肉骨粉所造成,於1992年有3萬6700病例被確定,至1995年降至1萬4300病例。

牛海綿狀腦病的爆發使英國牛肉產業大受影響。於1996年內,英國牛肉價格下跌了25%,屠宰場與零售業者被迫暫時休業,13萬勞工受到影響,英國政府下令銷毀30月齡以上之牛隻,增加了15億英鎊的財政支出,並從1996年至今共累積了35億英鎊的財政預算支出。出口貿易亦受到重大打擊,於1996年英國在歐盟頒發禁令後受到嚴重打擊,連帶英國內需牛肉也大幅縮小,其中一年外銷損失達7.2億英鎊。

狂牛症不只是可怕的跨物種殺手,它的肆虐會造成嚴重的經濟損失,台灣應以他國為借鏡,提早防範及加強把關措施。

禽流感︰

台灣位於候鳥遷徙路徑上,候鳥極有可能將他國(中國、日本及俄國)的禽流感病毒帶來台灣,感染台灣的家禽,特別是每年9~12月,帶毒率達高峰,加上惡劣的家禽飼養環境,容易引起大量家禽暴斃,既威脅民眾的生命安全也損害經濟。

禽流感的全名是家禽流行性感冒,其病毒屬於A型流行性感冒病毒(Influenza A Virus),不同亞型病毒對於鳥類的致病力不同,所造成的臨床症狀差異性大。禽流感病毒中H5或H7亞型可以造成雞或火雞的高度傳染及急速死亡,為高病原性家禽流行性感冒。

許多國家曾經爆發過高病原性禽流感,包括了澳洲、英國、南非、美國等國家。高病原性禽流感曾於1983~1984年在美國爆發,共銷毀1700萬隻禽鳥,損失約6500萬美元。自1997年於香港爆發高病原性禽流感後(H5N1),共撲殺約130萬隻家禽,高病原性禽流感除了造成大量家禽死亡外,更會感染於人,危害民眾之生命。

科學研究發現,1918年流感大流行奪走了世界上大約2000萬人的性命,是由禽流感病毒突變而來。更有學者預估當禽流感再度爆發時可能會奪走百萬人之性命。現今,本病在亞洲(柬埔寨、越南、泰國),推測可能已經損失了將近5.6億美元,並且持續在中國大陸、印尼等地持續肆虐。

若禽流感病毒持續發生並產生突變,將嚴重威脅幼齡兒童與老人生命安全,而禽流感所帶來的經濟損失將十分巨大。學者依據非典型肺炎SARS(嚴重急性呼吸道症候群)對經濟的影響,預測禽流感爆發後可能造成經濟的損失,推估亞洲地區需求方面衝擊(demand shock)影響會達到992億美元,供應面衝擊(supply shock)影響則會有142億美元。

所以本病對人類生命安全與經濟的影響性甚高,引起全球高度重視,值得慶幸地,目前我國仍為亞洲地區高病源性家禽流行性感冒非疫區國家之一。

狂犬病︰

近來狂犬病在東南亞及中國等鄰近國家肆虐,而狂犬病係由麗莎病毒(Lyssavirus)引起之急性病毒性疾病,所有溫血脊椎動物均可能感染,為重要人畜共通傳染病病原,嚴重威脅動物健康與人民安全,相關疾病監控與防疫策略之研擬已成為公共衛生重要議題。

本病的發生幾乎遍布全球,台灣早年亦有記載,但經努力後成為亞洲地區少數狂犬病非疫區之一。世界衛生組織的資料指出全世界每年多於5萬5000人死於本病,其中95%病例發生於亞洲及非洲國家,雖然目前台灣為狂犬病非疫區,但我國鄰近之中國、東南亞、韓國等地,其狂犬病疫情有日趨嚴重之傾向,且近年來國際交通往來密切,非法走私動物及其產品之行為防不勝防,而我國與中國大陸兩岸開放小三通之後,交通更是日趨頻繁,使狂犬病入侵我國之風險大為提高,根據世界衛生組織之資料,大陸地區每年均有數百人死於狂犬病,近5年狂犬病感染人數持續上升。

據中國衛生部公布,近年中國大陸之狂犬病疫情逐年上升,病例數高居全球第2位,僅次於印度,2004~2006年各通報2651、2537和3279例,3年總計8403例死亡,占總死亡數的30.1%,高居37種法定傳染病之首。2007年截至10月底共通報2717例狂犬病,其中2532例死亡,較前年同期(2653例)上升2.41%,總計共23個省發生病例,其中以廣西、貴州、四川、湖南和廣東省之疫情最為嚴重。

因此除積極地防範非法走私動物及其產品之行為以防止狂犬病入侵外,仍應藉由宣導與教育強化全民對此疾病之認識,呼籲其定期對自己飼養之犬貓注射狂犬病疫苗,嚴格控管流浪犬貓且減少其族群之擴張,降低狂犬病入侵之風險。

作者:李淑慧,任職行政院農業委員會家畜衛生試驗所

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科學月刊_96
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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》