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Henrietta Lacks的不死細胞

鄭國威 Portnoy_96
・2010/12/27 ・733字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

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Herietta Lacks的照片,來自維基百科

科學部落客Casey Rentz在NOTICING/ SCIENCE上談到他最近閱讀《The Immortal Life of Henrietta Lacks》一書的感觸。這本由Rebecca Skloot所寫的書詳細介紹了HeLa細胞的來龍去脈。Herietta Lacks是一位非裔美國人,1951年死於子宮頸癌;然而她的細胞卻在她本人以及家人皆不知情的狀況下被當時的科學家保存,並作為實驗之用,因為她的細胞極為特殊,甚至被某些研究者視為另一種生物:HeLa細胞可以永遠不死,亦即即使細胞不斷分裂,細胞的端粒也不會縮短,而端粒縮短就是細胞壽命將盡的指標。

雖然HeLa細胞至今被複製的重量可比一百座帝國大廈,成為許多疾病治療法跟新疫苗的誕生的原點,替生醫產業賺進上百億,但這些她的家人都不知道。HeLa細胞到底屬於誰?她的女兒Deborah無法不去想,科學家是否在暗地裡複製了她的母親?而Deborah的姊姊Elsie是否因為承繼了母親的基因,發生了什麼事才會十五歲就死在精神病院?如果母親的細胞如此有醫學價值,為何她的子女後代到現在也沒有醫療保險?

Casey Rentz也提到最近的一則科學新發現,好奇永生跟抗老還離我們有多遠。但他也強調,雖然Lacks的子女認為他們母親身體的一部分可能散落在世界各地,但其實科學家只是將這些永生不死的細胞在實驗室裡作研究,老化的解藥還離我們很遠,而且對於不死這件事,他覺得挺駭人。

而談到長生不老這件事,我就得推薦一則來自TED的影片:艾伯‧得桂 (Aubrey de Grey) 宣稱我們可以避免老化。老化是一種疾病嗎?坐視人類衰老而死是一種大規模屠殺嗎?下次有機會我們再來討論吧。

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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 1132 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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發育中胚胎如何淘汰異常細胞?——《生命之舞》
商周出版_96
・2023/10/21 ・2937字 ・閱讀時間約 6 分鐘

為了理解染色體異常細胞對鑲嵌型胚胎的影響,我們必須要創造出數百個小鼠胚胎,並研究數千個胚胎不同部位的細胞。這麼龐大的工作量需要有一位專職的科學家,也需要資金。

在匯整如何測試這個假設的思緒時,我在絨毛膜採樣檢查後又進行了另一個羊膜穿刺檢查,這個檢查一樣在超音波影像的引導下,將針插入包圍發育胎兒的羊膜囊中,以取得少量的透明羊水樣本來進行分析。保護胎兒的羊水會帶有胎兒細胞,可以用來確認是否具有染色體問題。這次的檢查結果是沒有問題的,我們都鬆了一口氣。不過,得要到我把孩子抱在手上那時,我才能百分之百地放心。

圖/unsplash

還有其他的好消息是,我有了資源可以進行了解我檢查結果的研究。我在發現懷孕那天所進行的面試,讓我獲得惠康基金會的資深研究補助金。這筆補助金原本打算用在另一個計畫上,不過他們給我足夠的自由度,可以直接挪用其中部分資金來為鑲嵌型胚胎建立模型。

如何製造染色體異常的細胞?

我們有一大堆事情要做。首先,我們得要找到一種可信的方式(最好不只一種)來製造染色體異常的細胞。然後我們還要找到一種方式來標記這些細胞,好讓它們在正常細胞旁發育時,我們可以追蹤到它們。製造異常細胞比我們原先所想得更加困難。海倫測試許多種不同的方法來干擾染色體分離的過程,我們最後用到一種名為逆轉素(reversine)的藥物,這是我們實驗室中另一個研究計畫使用過的藥物。

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逆轉素是種小分子抑制劑。我們想要使用逆轉素來抑制染色體分離中的一個關鍵過程。那是一個分子檢查點,在正常情況下會暫停細胞分裂(有絲分裂),直到有正確數目的染色體(帶有 DNA)被拉開,並分離到兩個不同的子細胞間為止。逆轉素會阻斷名為單極紡錘體蛋白激酶(monopolar spindle 1 kinase)的酵素,而這種酵素會在細胞分裂時確保染色體公平分配。

圖/unsplash

為了確認逆轉素確實會造成染色體異常,我們經由標記隨機選出的三個染色體來分析有用藥及無用藥的胚胎。我們所使用的標記方法名為螢光原位雜合技術(fluorescence in situ hybridization, FISH),這種技術會外加一個探針(短 DNA 序列)及一個螢光標記。當探針在樣本中碰到類似的 DNA 片段時,就會在螢光顯微鏡下發光。經由螢光原位雜合技術的追蹤,確認了海倫使用逆轉素後,確實會增加染色體異常胚胎的數量。

逆轉素的效用是暫時性的,海倫一把藥劑洗掉,檢查點就恢復正常功能。這很重要,因為這表示我們可以將胚胎染色體異常的發生限制在特定的發育期間內。

染色體異常的胚胎能正常發育嗎?

確信可以製造出染色體異常的胚胎後,我們需要確定這些施用過逆轉素的胚胎是否會完全發育。海倫對四細胞胚胎施用逆轉素,並觀察到在發育 4 天後,它們的細胞數量比未施藥的胚胎要來得少。不過雖然細胞數量較少,還是可以形成三組基本的細胞世系。

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為了找出施用內逆轉素的胚胎是否可以長成小鼠,我們將這些胚胎植入母體中。這個時間點是在我們創造出體外培養胚胎的技術之前。每 10 個正常胚胎有 7 個會著床,而這個比例在施藥後的胚胎上則降了一半。最重要的是,施用逆轉素的胚胎沒有一個能夠成長為活生生的老鼠。這個實驗顯示,當胚胎中大多數的細胞都出現染色體異常時,它們的發育最終會以失敗收場,即使它們著床了、也發育了一陣子。

圖/unsplash

製造同時有異常與正常細胞的胚胎

現在我們可以進一步來探討那個重要的問題:若是只有部分胚胎細胞帶有染色體異常,發育又會受到何種程度的影響?為了找出答案,我們必須製造出鑲嵌型胚胎,也就是混合了染色體異常細胞與染色體正常細胞的胚胎。因此我們決定經由製造嵌合體來達到這個目的。

因為我們無法在對同個胚胎施用逆轉素時只讓其中一些細胞出現染色體異常,所以無法經由這個方式製造出鑲嵌型胚胎,因此我們想到了運用嵌合體的作法,將來自不同胚胎的細胞結合建構成嵌合體(鑲嵌型胚胎是由單顆受精卵生長發育而成的)。創造嵌合體而非鑲嵌型胚胎的好處是,我們可以系統性地去研究要具有多少異常細胞才會干擾到發育。很幸運地,這個作法成功了。

圖/unsplash

海倫在小鼠胚胎從兩細胞階段分裂到四細胞階段時,經由口吸管的方式施用逆轉素,並在八細胞階段將細胞一個個地分開。然後她將來自正常胚胎的四個細胞與來自施藥胚胎的四個細胞結合創造出八細胞嵌合體胚胎。

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我們要追蹤細胞的命運就需要標記。我朋友凱特.哈迪安東納基斯(Kat Hadjantonakis)與金妮.帕帕約安努在紐約對小鼠進行基因改良,讓牠們的細胞核具有綠色螢光蛋白,所以我們就採用了具有這種特性的小鼠。我們將這類小鼠胚胎施予逆轉素,施過藥的細胞會與未施過藥的細胞有不同的顏色,這樣我們就可以做出區別。具有綠色螢光蛋白的細胞讓我們可以明確看到新細胞是在何時與何處誕生以及新細胞的後續分裂,還有,若是細胞死亡了,我們也可以看到是在何時與何處死亡的。我們可用此種方式為個別細胞建立「譜系圖」。

染色體異常細胞在胚胎發育過程中會被清除嗎?

我們為這些鑲嵌型胚胎拍攝了影片,以精準追蹤每個細胞的命運。海倫在螢幕上看見,異常細胞數量的下降主要發生在產生新個體組織的那一部分胚胎,也就是上胚層。這些異常細胞會在凋亡的過程中死去,也就是經歷程序性的細胞死亡。在注定成為胚胎本體的那一部分胚胎中,施用過逆轉素的細胞經歷凋亡的頻率是未施藥細胞的兩倍以上。

圖/unsplash

這個結果表示,在注定成為胎兒的那一部分胚胎中,異常細胞有被清除的傾向。這支持了我的假設,也就是在這一部分的胚胎中,異常細胞競爭不過正常細胞,不過實際運用的機制跟我原來所想的不一樣。

我簡直不敢相信。這是我們真的會研究出重要成果的第一個徵兆,發育中的胚胎不僅可以自我建構,也同樣可以自我修復。幾年前當我懷著賽門那時,絨毛膜採樣檢查所檢測到的染色體異常細胞的後代,有沒有可能在成長為賽門的那部分胚胎中自我毀滅了呢?

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這張圖片的 alt 屬性值為空,它的檔案名稱為 0823--300.jpg

——本文摘自《生命之舞》,2023 年 9 月,出版,未經同意請勿轉載。

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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
研之有物│中央研究院_96
・2023/07/14 ・5762字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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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。

陳律佑專注在端粒研究領域。圖/研之有物

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。

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陳律佑和研之有物團隊解釋端粒構造。圖/研之有物

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。

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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。

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陳律佑在學生時期也經歷了一段自我探索的過程,他強調每個時刻都要記得去思考:「這是不是我想要的?」。圖/iStock

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。

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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。

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陳律佑提到,瑞士不論在研究還是行政工作,都有建立完整的系統,讓研究人員能夠很有效率地處理事情,沒有人會在晚上或週末到研究室加班,空出來的時間可以用來休息、好好陪伴家人。圖/陳律佑

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。

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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。

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「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。

陳律佑(右 1)、陳榮隆醫師(右 2)與台灣重症兒童協會楊慈雲理事長(右 3)合影。圖/中央研究院分子生物研究所

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。

研究端建立病人的基因變異資料、找出致病突變,作為臨床診斷和治療的參考與指引。

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。

「研究不是只有發表文章、或自己開心就好,我想做的是跟大眾有關、『有溫度』的研究。」陳律佑笑著說。

陳律佑想繼續從事與大眾有關,同時也「有溫度」的研究。圖/研之有物

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Henrietta Lacks的不死細胞
鄭國威 Portnoy_96
・2010/12/27 ・733字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

Herietta Lacks的照片,來自維基百科

科學部落客Casey Rentz在NOTICING/ SCIENCE上談到他最近閱讀《The Immortal Life of Henrietta Lacks》一書的感觸。這本由Rebecca Skloot所寫的書詳細介紹了HeLa細胞的來龍去脈。Herietta Lacks是一位非裔美國人,1951年死於子宮頸癌;然而她的細胞卻在她本人以及家人皆不知情的狀況下被當時的科學家保存,並作為實驗之用,因為她的細胞極為特殊,甚至被某些研究者視為另一種生物:HeLa細胞可以永遠不死,亦即即使細胞不斷分裂,細胞的端粒也不會縮短,而端粒縮短就是細胞壽命將盡的指標。

雖然HeLa細胞至今被複製的重量可比一百座帝國大廈,成為許多疾病治療法跟新疫苗的誕生的原點,替生醫產業賺進上百億,但這些她的家人都不知道。HeLa細胞到底屬於誰?她的女兒Deborah無法不去想,科學家是否在暗地裡複製了她的母親?而Deborah的姊姊Elsie是否因為承繼了母親的基因,發生了什麼事才會十五歲就死在精神病院?如果母親的細胞如此有醫學價值,為何她的子女後代到現在也沒有醫療保險?

Casey Rentz也提到最近的一則科學新發現,好奇永生跟抗老還離我們有多遠。但他也強調,雖然Lacks的子女認為他們母親身體的一部分可能散落在世界各地,但其實科學家只是將這些永生不死的細胞在實驗室裡作研究,老化的解藥還離我們很遠,而且對於不死這件事,他覺得挺駭人。

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而談到長生不老這件事,我就得推薦一則來自TED的影片:艾伯‧得桂 (Aubrey de Grey) 宣稱我們可以避免老化。老化是一種疾病嗎?坐視人類衰老而死是一種大規模屠殺嗎?下次有機會我們再來討論吧。

文章難易度
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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 1132 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。