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孩童時期的壓力會縮短端粒

陸子鈞
・2011/05/18 ・981字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

一項針對羅馬尼亞孤兒院的長期追蹤研究指出,孩童時期的壓力,會反映在他們的DNA中。在公立孤兒院中長大的小孩,和在領養家庭長大的小孩相比,有較短的端粒(telomeres)。端粒是段位於染色體末端,不帶有遺傳訊息的緩衝區域,能在細胞分裂時,保護帶有遺傳訊息的DNA不會缺失。端粒在每次細胞分裂時會些微的縮短(編:短到無法保護帶有遺傳訊息的DNA時,便會有些問題產生),但壓力也會使它縮短。較短的端粒和許多成年後的疾病有關,像是糖尿病或老年痴呆。

這項研究是「布加勒斯特(羅馬尼亞首都)早期療癒計畫(Bucharest Early Intervention Project)」的一部分,自2000年起,比較在孤兒院及領養家庭長大的孤兒,發育及健康狀況。這兩種環境具有不同的壓力,孩童在領養家庭能得到較多的注意,及較好的照顧。

這項計畫實行時,公立育幼院在羅馬尼亞境內仍非常普遍,該計畫還特別規劃了一套孤兒照顧機制。研究追蹤136名6~30個月大的孤兒,其中隨機的一半孤兒,被安排到領養家庭;另一半則留在孤兒院。研究人員在孤兒6~10歲間,收集DNA樣本,並測量端粒長度。結果顯示,孤兒在4歲半前,如果有較多時間比例生活在孤兒院中,則端粒長度較短。

紐奧良杜蘭大學的臨床精神科醫生,也是該研究團隊成員之一的Stacy Drury說:「育幼機構對孩童的照顧,其影響擴及分子層次。」

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其他研究也從孩童時期有壓力經驗的成人中,發現較短的端粒長度,但對孩童的端粒生物學研究,仍是新的研究領域。哈佛醫學院,資深的小兒科醫師Charles Nelso解釋:Drury的團隊目前無法將該結果,和不生活在育幼機構的孩童做比較,因為仍缺乏孩童時期端粒長度的基準。

研究團隊認為,有許多觀點支持,孤兒從孤兒院轉至領養家庭,健康可以獲得改善。但是否孩童的端粒就會重新增長?雖然端粒會隨著年紀縮短,但它可以藉著端粒酶(telomerase)的作用延長。

赫爾辛基大學的研究人員Iiris Hovatta表示,減短的端粒並不是永久的:「研究發現,一些成人的端粒會在一段時間過後延長,而且這傾向發生在一開始端粒較短的個體身上。」

端粒減短速度較一般情況快,可能是表觀遺傳學(epigenetics)的機制,一些在基因上的化學修飾,而非更改基因序列;以及端粒是否會再度延長。這些問題或許很快的就會被Drury的團隊解答,他們上週獲得美國國家衛生研究院(US National Institutes of Health)的資助,得以進行後續的研究,讓我們了解短的端粒是不良健康狀況的因還是果。

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資料來源:NatureNews: Stress can shorten telomeres in childhood [17 May 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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。

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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
來源:內政部建築研究所

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。

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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。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

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。

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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%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

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。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

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。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

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。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

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。

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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。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

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。

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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。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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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

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

延伸閱讀

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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我們所追尋的「舒適圈」:一場生物與環境氣溫的耐力賽——《跳出溫度舒適圈》
商周出版_96
・2022/10/29 ・4205字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者 / 林子平

幾年前,有一則蝴蝶遷徙的新聞,引起了我的興趣。澎湖有位民眾發現住家的花園內有隻蝴蝶,身上被標示了日期和日本地名,原來是一隻從日本富山縣標放的青斑蝶,歷經46天從日本飛行了2,277公里來到台灣。富山縣自然博物館負責人說:「這隻青斑蝶創下了富山縣蝴蝶的最長距離飛行紀錄,飛到翅膀已破裂,令人感到心碎。」

遠渡重洋的蝴蝶。圖/商周出版《跳出溫度舒適圈

創下地表上最長昆蟲遷徙紀錄的是帝王斑蝶。每年會有上億隻帝王斑蝶在接近冬天時,由北美寒冷的洛磯山往南遷徙至溫暖的墨西哥,並在春天來臨時往北飛回洛磯山,但因為不順風,長達4,800公里、歷時四個月的長途遷徙,讓生命週期僅有一個多月的蝴蝶沒辦法在有生之年飛抵目的地,中途還得暫停德州來繁衍下一代,一共要歷經三代接棒才能返回洛磯山。

在台灣新竹苗栗等地山區,多達五十萬隻的紫斑蝶,也會在秋末準備南飛度冬,常落腳在高雄茂林。「氣溫是蝴蝶長程遷徙的一個很重要的因素,溫暖的環境讓蝴蝶能夠生存並產卵,還能讓剛孵化的幼蟲找到豐富的食物。」嘉義大學生物資源學系黃啟鐘教授這麼告訴我,他對昆蟲生態及植物病蟲害都很有研究。

圓翅紫斑蝶(Euploea eunice hobsoni)。 圖/Flickr

「也許是遺傳基因,這裡的氣溫一直刻劃在牠們的記憶之中,驅動著牠們歷代返回。」黃教授說,「雖然蝴蝶一代只有一個多月的生命,但為了下一代,牠們長途遷徙到最適合幼蟲出生的氣溫及生態環境,等到春天清明節前,經數代後剛羽化之成蝶,就開始往北飛,回到牠們此生未曾到過的故鄉。」

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紫蝶北返的飛行蝶道。 圖/交通部觀光局

生物為了生存而追尋溫度

昆蟲願意冒這樣的風險長途跋涉,那人類也有這種追求溫度的本能嗎?

我們得從現代人類的起源「智人」(Homo sapiens)的發展談起。科學家普遍認為,在二十萬年前智人起源於非洲。直到了四萬年前,智人已經遍布歐亞大陸。科學家一直在探索,究竟是什麼原因造成我們這個物種「遠離非洲」。

亞利桑那大學地球科學系Jessica Tierney教授透過氣候重建資料,並比對化石及石器的狀況,推論八萬年前非洲東北部溫暖且溼潤,適合居住。然而,在七萬年前,氣候開始變得寒冷而乾燥,艱難的氣候條件,使人類在六萬年前走出非洲進行大遷徙,這才讓歐亞大陸有人類出現。

智人(紅)與直立人(黃)遷徙路徑。圖/wikipedia

無獨有偶,德國科隆大學Frank Schäbitz教授等人則是透過衣索比亞湖岩芯來重建氣候,同樣也發現,在距今六萬到一萬四千年間非洲氣候的極度乾燥達到頂峰,使智人最終在距今五萬到四萬年間抵達歐洲。

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除了因為溫度而遷徙之外,比智人更早,比「露西」(Lucy)[註1]更晚的「直立人」(Homo erectus),大概在一百萬年前開始會用火來獲取他們想要的溫度。除了用來烹煮食物,火還可以使身體溫暖來度過寒冬,得以生存。

今日,我們為了舒適追求溫度

以前的人類,就像會遷徙的蝴蝶及候鳥一樣,追求溫度是為了活命,是最基礎的生理需求 [註2] 。然而,時至今日,人們追求溫度的目的已經不同。

經濟學家西托夫斯基(Tibor Scitovsky)認為,近代人類的第一個需求,就是「舒適」[註3]

近代的人們會為了追求更舒適的氣溫而遷徙。對英國君主來說,白金漢宮是他們的冬季宮殿,溫莎城堡則是夏日宮殿,讓他們在不同的季節中得以維持長時間舒適的居住環境。另外則是觀光旅遊,近代西歐人(如德、法、荷)冬天移動至地中海旁溫暖的國家西班牙、希臘旅遊,或是更遠的東南亞國家,以求得數日的舒適氣溫。

然而,人們逐漸覺得為了追求舒適而頻繁地遷徙和移動有點麻煩,因此反過來想要讓日常生活居住的空間及場域能配合人的需要,常保舒適,於是開始思考如何打造一個四季都舒適的居住空間。在寒冷的國家,增加牆面的厚度,提高隔熱性,來達到保溫的效果,或在屋頂做一個閣樓,能阻擋大雪的低溫直接傳到室內。而在炎熱的國家,則利用室內通風、窗戶遮陽,來確保室內維持舒適,並透過選用適合的植栽、設置水域來調節戶外氣溫,讓人們在戶外行走或活動時都感到舒適。

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對人來說,打造一個舒適的居住空間很重要。 圖/envato.elements

溫度控制全面強力介入

這些使居住環境舒適的方法,其實都不需要耗用能源及資源,我們稱為被動式設計(passive design,或稱誘導式設計)。它雖然能讓冬天暖一點,夏天涼一點,但是沒辦法維持在一個恆定的氣溫。

早期的人類為了生存而追尋溫度,現代的人類為了舒適而追求溫度。圖/商周出版《跳出溫度舒適圈

因此,人們又想更進一步控制生活及居住環境的溫度,我們開始利用能源及資源來介入控制。一開始是耗費較少電力及資源的手段,例如溫帶國家燒柴的暖爐,熱帶國家使用的電風扇,而後一些更耗能源的設備出現了,如冷氣或暖氣的設備及系統,這些都屬於主動式控制(active control)。以冷氣或暖氣來改變氣溫,讓我們不必大老遠遷徙及移動,可以四季都維持在恆溫舒適的狀況。

而在生活環境中,我們也開始控制各種溫度。例如控制液體的溫度,把冬天冰冷的水加熱,洗澡才舒服;或是使用電冰箱讓飲料涼一些,使用電熱水瓶來保持最適合入口的水溫。

人類當然不會滿足於基本的溫度,我們對於溫度的控制只會愈加精確及全面。我們希望冷暖氣控制的溫度是恆定的,最好一年四季,一天二十四小時,都能維持相同的溫度。我們還希望冬天冰冷的廁所能溫暖些,所以現在廁所的馬桶座不但可以加熱,甚至還可以整晚持續保溫,讓你隨時都能享受剛剛好的溫度。

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人類除了舒適,還要刺激

然而,有時人對溫度需求的還不只是為了舒適。追求「刺激」,則是西托夫斯基提出的人類第二個需求—人們追求溫度,有時只是想要有不一樣的體驗。

就像長年低溫的寒帶國家中,一旦有個難得的溫暖晴天,人們就會傾巢而出到公園做日光浴。同樣的,像台灣一樣位處於熱溼氣候區的人們,偶有山區下雪的機會,許多人會不畏寒冷地上山賞雪,這就是本於氣候刺激造成的新鮮感。

不過,如果是為了刺激而想要控制環境,就可能造成不必要的能源浪費。冬天時,人們湧入滾燙的三溫暖或烤箱,這麼高的溫度絕對算不上是舒適吧,但人們希望透過這樣的生理刺激來滿足心理的需求。

又比如說在寒帶地區滑雪是常態,但位在熱帶國家興建一個室內滑雪場,甚至是單純造雪讓人們遊玩,就是要讓人們能感受到溫帶國家寒冷的天氣能帶來的體驗。

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你追求的是什麼呢?

你或許有過這樣的經驗:當你滑著手機上的社群、新聞、影片,你點擊的每個按鈕,停留的每段時間,都在告訴媒體你喜歡的是什麼;不久之後,頁面上跳出的內容你都喜歡極了,不順眼的內容都消失了,這一切彷彿為你量身打造,你就這麼瀏覽下去。回過神才發現時間已過了大半,你接受了不重要(甚至錯誤)的資訊,買了你不需要的東西。

讓我們從虛擬環境切換到實體空間。當我們進入一個室內空間,你直覺地按下空調開關,它也許就記憶著你上次設定的溫度。先進的系統還能觀察現在室內有多少人、你是靜止或移動的、你以前喜歡什麼樣的溫度,就幫你調得好好的。太冷的時候,你也許會選擇穿上外套,而不是起身去調整溫度設定,或是反映給管理者知道。

這就是舒適圈,為你量身打造客製化的體驗。舒適的感受可能掠奪你的專注力,讓你忘了你真實的需求。

從智人遠離非洲到歐亞大陸,到近代人類移動到舒適的地點、建立舒適的住居,都是有意識地了解需求,因為,這都有風險,也需要付出代價。

然而,當空間內的氣溫控制變成輕鬆自在的生活常態,卻可能導致我們不認真去思考我們的需求。我們得自問:「為什麼要設定在這個溫度呢?」是為了舒適,還是為了刺激,還是只是習慣性地延續你昨天的設定,或是直接由人工智慧幫你決定?

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現代人習慣活在舒適的溫度中。圖/envato.elements

一個根本的問題是,舒適究竟是怎麼一回事?是生理的需求,還是心理的滿足?每個人對舒適需求的差異,又是怎麼產生的?是體質的差異,過去的經驗,還是個人的喜好?

唯有理解舒適的起源,我們才能客觀地檢視我們的觀點及行為,並做出適當的調整與改變。下一節,就讓我們從一盤蛋炒飯,來談談什麼是舒適吧。

消暑涼方03:動物和原始人只為生存而追尋溫度,但現代人卻是為了舒適而改變溫度。嘿,享受舒適的同時,也為地球上其它生物想想吧!

註釋

  • 註1: 露西是在衣索比亞發現的南方古猿標本。也就是由盧貝松執導且在台北取景的《露西》片中,那位將人腦用到100%且具有超能力的主角,在片尾回到遠古時期時見到的人類祖先。
  • 註2: 馬斯洛需求理論(Maslow’s hierarchy of needs),是由亞伯拉罕.馬斯洛(Abraham Harold Maslow)於1943年提倡的理論,他劃分出五種等級的需求:自我實現、尊重、社會、安全、生理。生理屬於為基礎的需求,如食物、呼吸、基本維生環境等—溫度就是屬於最基礎的生理需求。
  • 註3: 西托夫斯基認為人有舒適和刺激兩種需求,舒適又分為個人舒適(personal comforts)及社會舒適(social comforts)兩種。

——本文摘自《跳出溫度舒適圈》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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