明明念化學，最後卻致力於生科？一段自我探索之路 —專訪陳律佑

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎？還是 AI 會成為個人專屬的超級助理？

隨著人工智慧技術的快速發展，AI 與人類之間的關係，成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一，究竟，AI 會成為人類的取代者或是協作者？決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力，唯有人們清楚了解如何使用 AI，才能化 AI 為助力，提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此，目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」，特別將展覽主題定調為奇異點（Singularity），透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

C-LAB 策展人吳達坤進一步說明，本次展覽規劃了 4 大章節，共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品，帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始，到欣賞各種結合科技的藝術創作，再到與藝術一同探索 AI 未來發展，希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式，進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來：AI 技術發展的 3 個高峰

其中，展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖，從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線，平行梳理 AI 技術發展過程。

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究，觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧（Artificial Intelligence））」一詞，並明確定出 AI 的任務，例如：自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等，就開啟了全球 AI 研究浪潮，至今將近 70 年的過程間，共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制，科學家將任務文字化、建立推理規則，再換成機器語言讓機器執行，然而受到演算法及硬體資源限制，使得 AI 只能解決小問題，也因此進入了第一次發展寒冬。

之後隨著專家系統的興起，讓 AI 突破技術瓶頸，進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成，由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的，因此只要搭載不同資料庫，就能解決各種問題，克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外，機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生，雖然是 AI 技術上的一大創新突破，但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響，導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於，IBM 超級電腦深藍（Deep Blue）戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov，加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法，並使用 GPU 進行模型訓練，不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位， 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上，不斷的追求創新和突破。

從現在看未來：AI 不僅是工具，也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進，如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中，更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用，而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」，便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

例如，超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》，乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家，運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區，就像走進一間新科技的實驗室，」吳達坤形容，觀眾在此不僅是被動的觀察者，更是主動的參與者，可以親身感受創作方式的轉移，以及 AI 如何幫助藝術家創作。

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》，將 AI 人物化，採用與 AI 對話記錄的方法，探討網路發展的歷史和哲學，並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻，無所不在》，則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論，使其更清楚在面對網路資訊時，該如何識別何者為真何者為假，更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡，第一章回顧 AI 發展史的內容設計，可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去，這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點，很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容，但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現，讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化，及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態，才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

「畢竟展區空間有限，而科技發展史的資訊量又很龐大，在評估哪些事件適合放入展區時，我們常常在心中上演拉鋸戰，」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件，還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則，「不過，歷史事件與展覽主題的關聯性，還是最主要的決定因素，」蔡侑霖補充指出。

舉例來說，Google 旗下人工智慧實驗室（DeepMind）開發出的 AI 軟體「AlphaFold」，可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構，解決科學家長達 50 年都無法突破的難題，雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破，但因為與本次展覽主題的關聯性較低，故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外，在呈現方式上，2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容，蔡侑霖舉例說明，像某些比較艱深的 AI 概念，便改以視覺化的方式來呈現，為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容，從中找尋靈感，最後製作成簡單易懂的動畫，希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出，「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作，也跟上國際展會發展趨勢，於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動，包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽，例如：由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座，希望透過帶狀活動創造更多話題，也讓展覽效益不斷發酵，讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界，展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊：「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00，週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文／林承勳
• 責任編輯／簡克志
• 美術設計／蔡宛潔

找尋 ALT 癌細胞的存活機制

癌症種類很多，有些是長時間基因突變與細胞受損發炎導致，少部分癌症則好發於兒童時期。兒童癌症往往有個共通點，就是癌細胞會用同源重組方式來延長端粒，好讓自己不斷大量複製，稱為 ALT 癌細胞（替代性延長端粒癌細胞）。長期研究端粒的中央研究院分子生物研究所陳律佑副研究員，他的研究成果揭露了 ALT 癌細胞逃避人體免疫系統的關鍵路徑，目前他正與臨床醫療機構合作，擬定治療兒童癌症的一系列計畫。至於端粒是什麼？ALT 癌細胞要如何延長端粒？請跟著中研院「研之有物」的專訪內容一同探索吧！

近 40 年來，癌症一直是國人死亡的頭號殺手，已邁入高齡社會的臺灣，癌症醫療已成為衛生福利的重要焦點。然而，罹患癌症的不只是成年人。根據衛生福利部統計資料，在 2015 年之後，癌症也是兒童非事故死亡的主要原因（1-11 歲）。

不過，成人與兒童罹患的癌症種類有所不同。成人癌症通常是大腸癌、肝癌、肺癌等，這些發生在上皮組織的癌症（carcinoma），通常是經過長時間累積基因變異與細胞損壞才會發生；至於兒童癌症，主要是中胚層癌或胚胎型癌，例如腦瘤、軟組織瘤及骨癌等，不是經由體細胞基因變異累積，通常很早就發病。

目前因為兒童癌症病例比較少，投入的研究與醫療資源也相對缺乏。然而，中央研究院分子生物研究所副研究員陳律佑，他與研究團隊從端粒研究出發，解開兒童癌症的免疫逃避機制，後續將進一步找出預防和治療的方法，這對兒童癌症患者來說，將會是一大福音。

「端粒」是什麼？細胞壽命的限制器

生物身體成長與傷口復原都倚賴細胞分裂，以生產新細胞來汰換老舊或受損的細胞。然而，正常細胞會有分裂次數限制，當次數逐漸達到上限時，細胞就會慢慢停止生長或走向死亡，這就是所謂的「細胞衰老」。

癌細胞不一樣，當細胞突變成癌細胞之後，就沒有分裂次數限制。不會老化的癌細胞可以無限次數分裂和增長，最後，大量癌細胞會奪去身體的營養與資源，讓病者衰弱而死。造成正常細胞與癌細胞如此迥異的命運，關鍵就在於「端粒」的使用期限。

端粒是真核細胞染色體的保護構造。端粒的主要功能，就是維持染色體的完整性，並調控細胞分裂週期。

端粒（telomere）是真核生物染色體末端的特殊結構，由一段重複的相同序列 DNA 與許多蛋白質組成。以人類來說，端粒的重複 DNA 序列是「TTAGGG／CCCTAA」，最長可達約 15,000 個鹼基對。

「端粒跟染色體的關係，可以想像成鞋帶與尾端的塑膠套。」陳律佑舉例說，就像末端的塑膠套可以避免鞋帶繩逐漸鬆脫，端粒就是在染色體的端點發揮保護與區隔的功能。這樣一來，有端粒保護的染色體就不會被核酸酶降解；另外，端粒也能防止染色體彼此連結起來。

陳律佑指出，「如果沒有端粒，染色體的末端就會被細胞辨認為處於『斷掉』的異常狀態，於是 DNA 修復蛋白質就會把染色體末端相互連結，來試圖『修補』染色體。」

端粒的存在，確保了染色體不會錯誤連接、持續消耗，也確保染色體不會在複製及分裂時斷裂、遺失。

But！就像鞋帶塑膠套會逐漸磨損一樣，端粒也沒辦法無限期地保護染色體。每經過一次細胞分裂，端粒就會縮短數十到數百個鹼基，因此隨著分裂次數越多，端粒就會越來越短。

當端粒縮短到一定長度就會失去保護染色體的功能，使細胞產生 DNA 損害反應，或出現相互連接的染色體，接著因細胞分裂而導致 DNA 斷裂的現象，這些狀況都將使細胞停止生長，進入衰老。此時身體會啟動細胞凋亡（apoptosis）的機制，將無法再分裂的老化細胞汰除。

如何延長細胞壽命？特殊恢復酵素，端粒酶

隨著端粒縮短，體細胞持續老化，直到端粒無法使用，細胞生命就走到盡頭。在體細胞裡，端粒縮短是不可逆的過程，細胞衰老無法停止。

然而，在生殖細胞跟胚胎幹細胞中，有種酵素叫作端粒酶（telomerase），可以把「TTAGGG」序列添加回到端粒，所以端粒可以補充、維持，甚至變得更長！因此相較於體細胞，生殖細胞與胚胎幹細胞可以有更多的分裂次數。

其實，成體幹細胞也有端粒酶，但數量不足，因此修補端粒的速度趕不上消耗速度，端粒會逐漸縮短。所以即使帶有端粒酶，但成體幹細胞還是會衰老，只是速度比體細胞慢些。

至於人體的生殖細胞裡，端粒酶數量就很足夠，而且一直存在。「研究發現，有些年長者生殖細胞染色體的端粒長度，甚至比年輕人的端粒還要長。」陳律佑提到。在端粒酶的幫助之下，生殖細胞就可以一直分裂，以產生精子。

延長端莉的第二種方法：DNA 同源重組

除了端粒酶，真核生物還有另一種延長端粒的方法，利用細胞內 DNA 同源重組（Homologous recombination）來進行。「 藉由 DNA 同源重組的機制，較短的端粒，會去找另一條來配對，接著 DNA 聚合酶會以長的那條染色體當模板，幫助短的端粒加長。」陳律佑說。

DNA 同源重組機制也可以延長端粒，但平常被抑制住了。

不過，在一般人體體細胞裡，是不會觀察到端粒 DNA 同源重組的，所以體細胞還是沒有辦法藉此延長端粒；而幹細胞或是被活化的免疫細胞中偶爾才會發生。同樣是真核生物的酵母菌平常也都是藉由端粒酶延長端粒。

早期端粒領域的研究發現，去除端粒酶的酵母菌，成長過程中端粒雖如預期般逐漸縮短，然後酵母菌慢慢地停止生長。但持續培養一段時間後，酵母菌居然能夠使用 DNA 同源重組來延長端粒，又重新開始生長。

陳律佑表示， DNA 同源重組機制在生物演化過程中，可能扮演重要的角色，但不知道什麼原因，這個機制在細胞中是被抑制住的。「其中一種可能性是，DNA 同源重組機制被大量活化可能會給細胞帶來負擔或是不好的後果，所以才被抑制住。但這些還需要進一步研究。」陳律佑說。

兩種恢復法，癌細胞選哪個？

癌細胞之所以不會走向細胞凋亡的結局，關鍵就在於擁有延長端粒的能力。癌細胞跟生殖細胞一樣，擁有充份的端粒酶活性。所以癌細胞在分裂過程中，消耗了的端粒還是能持續補充回來，癌細胞因此擁有無限分裂次數的能力，一直保持在最佳生理狀態。

不過，並非所有種類癌細胞都是端粒酶富翁。大約有 80%～90% 的癌症，其癌細胞中有大量端粒酶可以修補端粒；其餘 10%～20% 的癌症，例如兒童腦瘤、軟組織瘤及骨癌等癌症，則主要是用同源重組機制來延長端粒。

一般的情況下， DNA 同源重組機制在體細胞中會被抑制，但 ALT 癌細胞中的抑制作用消失了，於是 DNA 同源重組機制就能順利運行，延長癌細胞端粒、讓癌細胞生生不息。

使用 DNA 同源重組機制延長端粒的癌細胞，稱為替代性延長端粒（alternative lengthening of telomeres）癌細胞，簡稱 ALT 癌細胞。

ALT 癌細胞漏出的馬腳：ECTR DNA

當細胞啟用 DNA 同源重組機制來延長端粒時，會產生許多副產物：染色體外端粒 DNA（extrachromosomal telomere repeat DNA，簡稱 ECTR DNA）。「簡單來說，就是在端粒加長時，DNA 同源重組機制出現錯誤，讓 DNA 片段掉出來，變成 ECTR 。」陳律佑解釋。

也就是說，端粒增長時，失控的 DNA 同源重組使端粒 DNA 斷裂，進而形成長短不一、呈片段狀的 ECTR ；另一方面，端粒 DNA 尋找延長模板時，也可能反折，用自己的序列複製，端粒會彎曲形成一個圓圈來複製序列，這時偏差的 DNA 同源重組反應也會讓 DNA 斷掉， 變成圓圈的 ECTR。

總之，DNA 同源重組機制產生長短與形狀不一的 ECTR ，會從端粒附近慢慢向外游離，接著從細胞核一路漂到細胞質。

正常的體細胞，細胞質裡不會有遺傳物質。只要在細胞質中觀察到 ECTR DNA，表示該細胞的端粒正在進行同源重組，很可能已經突變成 ALT 癌細胞。

因此陳律佑認為，ECTR DNA 可以作為 ALT 癌細胞的一種生物標記。

用不尋常的 ECTR DNA，召喚免疫大軍

在真核生物的細胞裡頭，只有兩個部位會出現 DNA ，一個是細胞核，存放著大量重要的遺傳物質；另一個是細胞能量工廠粒線體，它擁有自己的 DNA 。正常情況下，在細胞質裡不應該有遺傳物質出現。

「細胞質出現遺傳物質，大部分是受到病原入侵。」陳律佑指出，例如病毒感染細胞後，會把自己的遺傳物質注射進到細胞質，並且利用宿主細胞資源來複製所需的各種零件與遺傳物質，重新組裝成更多病毒顆粒。

當細胞遭遇入侵者時，會啟動一連串免疫反應來抑制外來入侵者。然而，從偵測 DNA 到啟動免疫反應中的詳細機制，多年前都還是眾說紛紜，近幾年才逐漸明朗。

陳律佑表示，cGAS-STING 反應路徑（cGAS-STING pathway），就是細胞質游離 DNA 啟動免疫機制的關鍵。

cGAS-STING 路徑，是藉由細胞質裡的一種合成酶 cGAS（cyclin GMP-AMP synthase）來偵測並結合游離在細胞質中的 DNA 。結合後，cGAS 會被活化，接著會把三磷酸腺苷（ATP）與三磷酸鳥苷（GTP）合成一種環狀二核苷酸（cGAMP）。

這種分子會進一步啟動干擾素刺激因子 STING（stimulator of interferon genes）以及後續的連鎖反應，誘導免疫細胞產生干擾素、細胞激素等物質，並引起發炎等非專一性的先天免疫反應。

這樣一來，感染細胞的一切運作會被強制停止。原本受病毒感染的細胞，其內部幫助病毒複製零件的生產線就會被切斷。同時，被干擾素吸引來的樹狀細胞（dendritic cell）、巨噬細胞（macrophage）等先天免疫細胞，也會清除被感染的細胞。

本來應該要啟動免疫系統，實際上卻毫無反應

ECTR DNA 也是不該在細胞質出現的基因碎屑。當 DNA 同源重組機制因為未知原因，被細胞重新啟動來延長端粒時，作為副產物的 ECTR 會從細胞核往外漂到細胞質。

正常來說，細胞偵測到細胞質不應有的遺傳物質片段 ECTR，就會判定異常並發出警報，經由 cGAS-STING 路徑啟動免疫連鎖反應。

等等！既然 ECTR 會觸發 cGAS-STING 路徑，那麼使用 DNA 同源重組機制延長端粒的 ALT 癌細胞不是就會被免疫系統察覺和消滅才對嗎？

實際上並沒有。

陳律佑指出，研究團隊的實驗結果顯示，在正常人類細胞中，ECTR 的累積的確會活化 cGAS-STING 蛋白感知路徑，促使細胞分泌出干擾素，激發先天免疫反應並抑制細胞生長。

但在 ALT 癌細胞株裡面，cGAS-STING 蛋白的感知反應消失了！不論是 ECTR 或是其他細胞質游離 DNA，都不會開啟 cGAS-STING 路徑，免疫反應也就不會啟動。於是，癌細胞就能逃避免疫系統的攻擊，並肆無忌憚地不斷增生。

「我們設計了體外的癌細胞實驗，證明出 STING 蛋白在 ALT 癌細胞株裡被抑制。」陳律佑表示，目前 STING 蛋白被抑制的原因還有待進一步實驗來探討，但團隊已經確認 ECTR 並沒有啟動 cGAS-STING 路徑、沒有激發免疫反應，都是因為 STING 蛋白消失的緣故。

讓 ALT 癌細胞逃脫的秘密，就是消失的 STING 蛋白。

但是，即使促進 STING 蛋白的表現，也不能保證能夠解決癌細胞，因為免疫系統很複雜，促進免疫表現也可能誘發免疫風暴。目前臨床已有的溶瘤病毒療法（oncolytic virus therapy）是一個可行的方案，因為 ALT 癌細胞關閉了 cGAS-STING 反應路徑，很容易被病毒感染，可以透過病毒專一性感染癌細胞，讓癌細胞消退（regression）。

雖然還有很多謎題有待釐清，例如 ECTR DNA 如何觸發 cGAS-STING 路徑、影響癌症生成等。然而陳律佑團隊的研究成果，已經對於兒童癌症治療有重要貢獻和知識引導作用，特別是腦瘤、軟組織瘤及骨癌等 ALT 癌症，有助於後續人們針對 ALT 癌症開發更有效的治療方法。陳律佑最近與和信治癌中心醫院的醫師陳榮隆展開合作，結合中研院豐沛的研究成果與前線臨床醫療，讓更多病者可以得到妥善照護。

延伸閱讀

• 陳律佑個人頁面
• Comitani, F., Nash, J. O., Cohen-Gogo, S., . . . Shlien, A. (2023). Diagnostic classification of childhood cancer using multiscale transcriptomics. Nature Medicine, 29(3), 656–666.
• Barbé-Tuana, F. M., Grun, L. K., Pierdoná, V., De Oliveira, B. G. R. B., … Cano, M. I. N. (2021). Human Chromosome Telomeres. In L. A. Haddad (Ed.), Human Genome Structure, Function and Clinical Considerations (pp. 207–243). Springer Nature.
• The American Cancer Society Medical and Editorial Content Team. (2019). Risk Factors and Causes of Childhood Cancer. American Cancer Society.
• Khoo, L. P., & Chen, L. (2018). Role of the cGAS–STING pathway in cancer development and oncotherapeutic approaches. EMBO Reports, 19(12). 
• Chen, Y., Shen, Y., Hsia, H., Tiang, Y. P., Sung, T., & Chen, L. (2017). Extrachromosomal telomere repeat DNA is linked to ALT development via cGAS-STING DNA sensing pathway. Nature Structural & Molecular Biology, 24(12), 1124–1131. 
• 陳榮隆（2022）。〈重症基因庫暨細胞藥物治療研發計畫〉，《和信醫訊》。
• 中華民國兒童癌症基金會（2022）。《2021 年度報告》。
• 張德高、黃芳亮（2020）。〈常見的兒童癌症與治療近況〉，《臺中榮民總醫院-衛教專區》。
• 陳亦云（2019）。〈連剛出生的嬰兒都會得癌症，孩子最易罹患這6種癌〉，《Heho》。
• 陳律佑（2018）。〈【專欄】游離端粒DNA活化先天性免疫反應並影響癌症生成〉，《中研院訊》。
• 中央研究院（2018）。〈癌細胞先天免疫失能－免疫療法攻其不備〉，《科學人》。
• 中央研究院（2017）。〈發現癌細胞迴避免疫系統關鍵機制 有助發展癌症免疫治療〉，《中央研究院》。

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文／林承勳
• 責任編輯／簡克志
• 美術設計／蔡宛潔

陳律佑是中央研究院分子生物研究所的副研究員，長期致力於端粒研究，並在該領域取得了豐碩的成果。此外，他也與臨床醫療機構合作，為兒童癌症治療制定一系列計畫。然而，即使是像陳律佑這樣的研究人才，也不是在一開始就確定自己想要投入的領域，他在學生時期經歷了一段自我探索的過程。他是怎樣一步步走進端粒研究？又是什麼機緣，促成學術研究與臨床醫療合作？請跟著中研院研之有物專訪一起看看。

染色體端粒的消長，牽動細胞老化與癌細胞發展，對於人的壽命有決定性影響力，端粒是當前人類健康與疾病的重要研究主題。陳律佑與他的研究團隊致力於端粒研究，揭開了 ALT 癌細胞如何逃避免疫機制的秘密，在「研之有物」之前的文章〈解密兒童癌症：ALT 癌細胞如何延長端粒、逃避免疫系統？〉有詳細討論，以下簡述研究內容。

首先是確認 ECTR DNA 會開啟 cGAS-STING 感知路徑，激發人體先天免疫反應；接著發現 ALT 癌細胞會讓 STING 蛋白消失，使 cGAS-STING 路徑失去作用，免疫機制無法啟動，癌細胞才能夠生生不息；目前，研究團隊正在積極尋找治療 ALT 癌症的潛在方法。

陳律佑的研究成果，不僅推進了端粒基礎研究，還與和信治癌中心醫院的陳榮隆醫師合作，結合學術研究與臨床醫療，在兒童罕病治療扮演重要角色。不過，擅長研究端粒的陳律佑，並非一開始就進到生命科學領域，他在求學時期也經歷了一段自我探索的過程。

唸的是化學 卻成功在生科找到自己的歸屬

「我高中其實沒有唸過生物，當時對化學比較有興趣。」陳律佑笑著說，依著高中時的興趣，陳律佑進到清華大學化學系。但是讀著讀著，他逐漸發覺所學內容似乎跟自己想像的不大一樣，於是陳律佑開始到各系所修課，接觸不同領域的知識。

他到物理系、數學系的課堂學習，也去修生命科學系的課，生科成功喚起陳律佑的興趣。「細胞生物學、分子生物學、遺傳學等等，這些課程內容就發生在我們身體，與生活息息相關，實在非常吸引我。」陳律佑說。就讀化學系的他不僅修完生命科學系的必修課，還主動去修實驗課，更進入細胞生物學實驗室裡面研究專題，就讀生命科學系碩士。

剛開始他是研究細胞的熱休克反應。「研究熱休克的方法，簡單來說就是燙一下細胞，然後觀察細胞的反應。」陳律佑解釋，溫度上升 5 度，就會讓細胞內化學反應發生錯亂，熱休克蛋白會大量表現，可協助其細胞穩定蛋白結構，因應環境改變，維持細胞生理。

雖然陳律佑專題和碩士班都在研究「細胞熱休克反應」，但是他到美國攻讀博士時，決定挑戰全新的領域。「我覺得，自己碩士班到博士班這段時間，都還是持續地在自我探索。」陳律佑說。

博士班一年級期間，除了修課以外，還投入時間進入三個不同領域的實驗室實習，兩個是研究蛋白質結構、一個是研究老化生物學。最終陳律佑選擇了與過去研究截然不同的主題：老化生物學，也就是研究端粒的實驗室進行博士論文研究。

「碩班是研究細胞生物學，但當時我想要投入自己沒有接觸過的領域。」陳律佑說。首先他在結構生物學的實驗室待了一年，閱讀文獻、純化蛋白質結晶、分析蛋白質結構，一年下來也頗有進展。

只是，陳律佑發現分析結構跟自己想要的不太相符。「我對細胞生物學還是比較有興趣，因為每個實驗的結果都可以學習新的生物學，有新的發現。」陳律佑提到，即使指導教授對於他想換研究主題這件事也頗為訝異，他還是決定照著自己的直覺走，轉換到研究端粒的實驗室。於是，陳律佑從 2005 年開始投入端粒研究，一直持續到現在。

回想起當初的決定，陳律佑認為，選擇實驗室的時候，首先要考量自己的興趣。「每一個時刻，都可以去思考：這是不是我想要的、是不是真的喜歡？」陳律佑強調，如果無法肯定的回答，那可能就是還沒找到真的興趣與題目。第二考量就是實驗室的風格與自己個性是否合適。陳律佑提到，自己的個性比較開放，喜歡自由發揮，同樣的，在帶學生時也會給很大的自主空間，不過，往往個性獨立的學生比較能夠適應這種方式。

有別於「美式」實驗室 到瑞士體驗獨特的「歐式」風格

結束博士班階段，陳律佑再度展開全新的研究旅程。原先他博士後研究曾考慮兩個實驗室，一個在美國史丹佛，另一個是位在瑞士洛桑的瑞士理工學院，陳律佑選擇了後者。「我會去瑞士，是因為我喜歡他們的端粒題目，這實驗室的端粒酶生化實驗技術是全世界最好的。」陳律佑笑著說。也因為從美國換到歐洲做研究，讓他見識到，世界上有別於美國的另一種實驗室。

「臺灣科學研究其實滿美式的，當初從臺灣到美國，我會覺得美國就是更進步、放大版的臺灣。」陳律佑說。美國地大物博，學術資源豐富，但研究氛圍跟臺灣很像，一樣是鼓勵埋頭努力工作，提倡競爭的精神。

位在歐洲的瑞士卻是截然不同的世界。「從美國德州到瑞士洛桑後，突然間什麼東西都縮小了，路上不見皮卡而盡是小車，更沒有 Costco 大量販店，換成了小超市，餐館，還有市集。」陳律佑提到，除了建築景物，研究的習慣也大相徑庭。一開始以為瑞士人比較悠閒、慵懶，但實際觀察後發現，其實他們做事非常有效率。

「不論是研究還是行政工作，都有建立完整的系統，讓大家能夠很有效率地處理事情。」陳律佑指出，因為做事有效率，所以工作日也會有許多時間可以喝咖啡聊天，而且沒有人會在晚上或週末到研究室加班。實驗室除了瑞士人，還有來自義大利、德國、法國、東歐……的人，聊天的內容除了實驗內容或科學新知，也可以是生活經驗。透過交流與腦力激盪，研究人員常常會有自發性的合作，也會靈光乍現，有新的創意想法。

瑞士國土比臺灣大一些，人口只有 800 多萬，大約是臺灣的三分之一多一些，但是瑞士諾貝爾獎獲獎人數卻有將近 30 位，遠多過臺灣。陳律佑認為，強調做事高效率，以及實驗室之間一起喝咖啡交流的「閒聊文化」，絕對是關鍵之一。

瑞士跟美國相比，國土、人才跟資源都有相當大的差距。美國資源多，況且美國實驗室裡，來自亞洲國家的學生與研究人員都還特別認真埋頭工作；而瑞士學術界是把有限的時間跟資源做到最有效率的使用，空出來的時間則用來休息、好好陪伴家人，這方面是值得臺灣思考的。

除此之外，歐洲實驗室裡的指導風格也不太一樣。「在美國，實驗室的指導教授會被稱為 Boss；而在瑞士，我的指導教授卻像是 Advisor 。」陳律佑解釋，會被稱作 Boss 是因為美國的指導教授比較像是老闆、頂頭上司的角色，學生做的研究題目通常會是指導教授大計畫中的一小部分或是子計畫。

在瑞士的話，指導教授比較像是同事、顧問，學生或博士後對自己的研究都很有想法與主見，有疑問可以向指導教授請教討論。在瑞士實驗室做研究的自主性、自由度高，有興趣的人做著自己喜歡的題目，才會有更多動力來發揮創意。陳律佑於瑞士完成博士後研究，2013 年底就進到中研院。

一通電話 開啟臨床合作的新頁

目前陳律佑除了在中研院做基礎端粒生物學的研究，同時也與和信治癌中心醫院陳榮隆醫師合作，為患有端粒疾病的病人提供學術支援。談到他與臨床合作的開端，原來是一通請求協助的電話。

有天他接到一位病患家長的電話，「家長說小朋友被診斷出可能有遺傳疾病，想請我協助判斷是不是端粒相關的基因變異。」陳律佑說到，回想起當時情況，那位小朋友先在和信醫院，由陳榮隆醫師診斷出重度再生不良性貧血，但其他異常狀況也讓陳醫生懷疑可能有端粒功能缺陷的因素存在，於是家長想到要向國內研究的權威機構中研院來尋求協助。

陳律佑與實驗室團隊鑑定之後，確認端粒缺陷，也找到導致疾病的變異基因，證實病童的確患有端粒遺傳疾病，因此他得以接受特殊方式進行骨髓移植手術。「雖然他是造血功能有問題，但因為原因出在端粒身上，無法藉由一般標準的骨髓移植治療。」陳律佑解釋。

研究團隊與醫療機構合作，讓一位罕見疾病的兒童獲得醫治，這讓陳律佑留下深刻的印象。「之前都是做研究然後發表論文，但我第一次感受到，原來我們的研究工作確實可以直接幫助他人。」陳律佑表示，這次經驗對他來說意義非凡。

雖然成功移植骨髓解決造血問題，令人遺憾的是，三年之後病童還是因肺臟功能喪失而不幸離世。陳律佑提到，當時他們確認是端粒疾病，也找出合適的療法、解決造血系統的問題，然而病童全身細胞的端粒都有缺陷，還有很多問題並沒有得到解決。「對我而言，這又是另一個衝擊：原來我們的研究其實相當有侷限。」陳律佑說。

這也給陳律佑帶來一些啟發。他提到：「對我來說，做研究就是為了要解決問題。而這次的經驗，讓我思考如何將基礎端粒生物學的研究，更進一步導向與疾病相關的課題，期望未來的研究成果，有機會能為民眾解決問題。」

之後，陳律佑與和信治癌中心醫院的陳榮隆醫師保持著緊密合作。每當陳榮隆在臨床上碰到棘手的病例，就會聯繫陳律佑，一起尋找疾病的源頭。

「因為兒童罕見疾病個案不多，一年就幾個，除非是大型醫療機構，不然無法投入穩定資源。」陳律佑解釋，兒童罕見疾病在診斷或治療上，往往不易獲足夠的醫療資源，秉持著回饋社會的初衷，實驗室就盡量提供協助。

「中研院的研究資源相對豐富，所以在能力許可之下，我們會協助端粒疾病方面的鑑定。」陳律佑說，一開始他是自己撥出實驗室的研究能量來協助病童。行善的人不孤單，幾年之後，陳榮隆接觸到的病童家長們，便成立了「台灣重症兒童協會」，讓臨床治療與研究端能夠執行一系列計畫，為更多患者服務。

為罕病建立基因資料庫

在協會支持之下，陳律佑與陳榮隆結合中研院研究資源與和信治癌中心醫院臨床醫療，開啟了「重症基因庫暨細胞／藥物研發」計畫，為的就是照顧更多的兒童癌症患者。計畫分為幾個部分：建立重症病人基因變異資料庫、製備特異性免疫細胞，以及精準化藥物治療與規劃。

首先要建立資料庫：一個症狀出現背後有非常多可能性，當患者來尋求醫療協助時，第一件要做的事情就是「檢查」，找出身體問題，了解生病原因。「兒童罕見疾病五花八門，我們從基因下手，先把患者的基因全部定序，然後跟一般人比對，找出可能導致疾病的『突變點』。」陳律佑說。

另外，資料庫的資訊也會用來協助製備特異性免疫細胞。「簡單說，特異性免疫細胞就是被訓練好，專門對付某個特定目標的免疫細胞。」陳律佑解釋，以兒童癌症為例，就是把免疫細胞拿到體外，教會它認識癌細胞後，再增加數量、放回病人身體內，讓這些免疫細胞去消滅癌細胞。

除了跟和信治癌中心醫院合作之外，高雄醫學大學的團隊也有加入計畫，負責規劃患者用藥的部分。「治療疾病時，用藥是很重要的一個環節。」陳律佑指出，要用什麼藥物、要用多少劑量，就由高雄醫學大學團隊以藥物動力學來監測。透過建立基因庫，將設計特異性免疫細胞，還有精準的藥物治療方法，期待未來能提高兒童癌症重症治癒率，同時降低併發症或副作用。

建立平台、完善系統，讓研究有溫度、與社會連結

跟醫院的跨機構合作計畫所蒐集到的患者檢體與疾病資料，會經由實驗室定序、找出「突變點」，並且分析基因突變與疾病之間的關聯。不過，即使找出問題的可能關鍵，也不能直接在病人身上做實驗，所以都需要回歸到實驗室先從細胞或動物測試做起。

建立完善體外實驗系統是陳律佑接下來的課題。「我們想要建立一些平台，來進行體外細胞、以及動物的 ALT 癌症實驗。」他說。因為研究已經揭發 ALT 癌細胞逃離免疫系統的招數，之後如果想要做一些藥物測試，或是嘗試修復被中斷的 cGAS-STING 感知路徑，以找出消滅癌細胞的方法，這些工作都需要倚賴體外細胞或動物實驗系統的建立。

不論是 ALT 癌症，或其他端粒相關罕見疾病的研究，陳律佑的終極目標都是回饋社會、幫助有需要的患者。他認為，學者能夠無後顧之憂地埋頭做實驗，也是因為有國家、社會的資源支持，所以研究工作不是特權而是責任。

延伸閱讀

• 陳律佑個人頁面
• 林承勳（2023）。〈解密兒童癌症：ALT 癌細胞如何延長端粒、逃避免疫系統？〉，《研之有物》。
• 陳榮隆（2022）。〈重症基因庫暨細胞藥物治療研發計畫〉，《和信醫訊》。