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史巴克阻止了火山爆發?真的假的?

Y. H. Sun
・2013/05/26 ・1071字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 518 ・六年級
史巴克和熔漿浴 Copyright Paramount Pictures

在最新電影《闇黑無界:星際爭霸戰》(Star Trek: Into Darkness)中有一幕,史巴克(Spock)帶著一箱冷聚變(cold fusion)儀器,獨自一人在火山岩漿中,企圖阻止火山爆發。

但究竟,在現實生活中,向火山投放物品究竟能不能阻止火山爆發呢?根據國家地理(National Geographic)網站上的一篇採訪報導,在人類歷史上,確實有人企圖透過各種方式,來阻止熔岩漿(lava flows)流動——或者是降低人員傷亡。

姑且先不論半人半瓦肯(Vulcan)的史巴克能不能在高達一千多度的火山中生存下來,在二十世紀初期的夏威夷,確實有例子是透過投放炸彈,來轟炸熔岩漿,甚至是1992年在義大利的埃特納火山(Mount Etna)。這背後的邏輯是這樣的——當熔漿爆發時,在它的最外層會因為與空氣接觸而急速冷卻,形成一圈管狀保護構造,熔漿則被隔絕在內,保持液態狀,流動數公里。而使用炸彈轟炸熔漿,則能破壞它外層的保護層,進而冷卻裡頭的熔漿。

當然,炸彈轟炸並非唯一阻止熔漿四處流動的方法。在1973年,冰島的艾爾菲火山(Eldfell)則是利用海水引灌的方式,阻止熔岩漿摧毀底下的村莊。這背後的原理也同樣是冷卻熔漿,但他們在熔岩漿的最前頭噴灑海水,使其固態化,造成後頭的熔岩漿堆積起來,使得熔岩漿在抵達村莊前,便停止了流動。

當然,阻止火山災害的方法不只是阻止熔漿流動,也可以在一開始時,就預先推測萬一火山爆發時,熔漿的流動路徑會是哪裡,避免將房屋建在此道上。當然,要是房子無可避免地建在該流動路徑上,最完美的狀態,可能是藉由炸彈、海水或者是堆積土牆來引導熔漿流向,避開村落。

但是不論是哪一項辦法,都需要事前準備才行。

大部分的火山在爆發前幾周或前幾個月,會有一段甦醒期(waking-up period)。當地底的岩漿移動時,它會連帶造成地面的小地震產生,而當火山爆發的日子接近時,地震的數目會越來越多。而當新的岩漿不斷湧進,使用GPS科技,可以測量到火山的表面積增加。

以上的方法都是如何將火山爆發的傷害降至最低,那麼,現在讓我們回到主題:究竟科學家能不能阻止火山爆發呢?

答案,很不幸的,是「不行」。

火山爆發的現象,主要是在短時間內紓解地底的壓力,也就是說,除非科學家能找到緩慢釋放底層壓力的方式,不然火山爆發是必然的現象。而光是說「找到緩慢釋放底層壓力的方式」這句話,就已經是隸屬於科幻小說的範疇了。

不過,感謝好萊塢,史巴克阻止了火山爆發,企業號(Enterprise)的一天又平安地過去了。

 

探討文章:National Geographic: In the new ‘Star Trek’ film, Spock stops an active volcano. Is that possible? [MAY 16th, 2013]

延伸閱讀:Big Think: Why would you ever bomb a volcano? [APR 25, 2011]


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Y. H. Sun
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不專業翻譯,閱讀涉獵廣泛,主要領域在心理學、認知神經科學,以及相關的生物醫學。


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Paxlovid能有效降低死亡風險嗎?COVID-19口服藥現況

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/17 ・2421字 ・閱讀時間約 5 分鐘
示意圖/envato elements

今年四月台灣宣布將走向「重症清零,輕症管控」:非放任病毒肆虐式「與病毒共存」(living with covid-19) 的控管疫情策略。 若需要達到「重症清零,輕症管控」的目標,醫療人員的支援與 COVID-19 藥物的使用,將是關鍵手段,對於感染後容易導致重症的個案,也需要有抗病毒藥物來治療或預防惡化

目前有哪些治療新冠肺癌的藥物?

目前首度獲得美國 FDA 許可的抗新冠藥物「Remdesivir」 (瑞德西韋),是透過抑制病毒的 RNA 合成酶達到藥效。美國 FDA 更在近期批准,注射液劑型的 Remdesivir 適用於「出生 28 天及以上、至少 3 公斤」的嬰幼兒染疫患者,成為首款嬰幼兒的新冠療法

然而注射液劑型需要專業的打針技術,並非一般民眾可居家自行使用,因此抗新冠口服藥物的開發,各國一直都很重視。現行已通過美國 FDA 緊急使用授權(EUA)的抗新冠口服藥物,有輝瑞公司研發的「Paxlovid」,以及默克(或稱默沙東)公司研發的「Molnupiravir」(莫納皮拉韋)

而 Paxlovid 是由 Nirmatrelvir(奈瑪特韋)和 Ritonavir(利托那韋)兩種藥物所搭配使用,其中 Nirmatrelvir 主要作用是抑制新冠病毒的 Mpro 蛋白酶活性,進而干擾病毒的複製,達到抗病毒的效果。而 Ritonavir 則是能延長 Nirmatrelvir 在人體內的血中濃度,透過抑制人體內正常酵素 CYP3A4 酵素活性,避免 CYP3A4 快速將 Nirmatrelvir 代謝掉,而失去 Nirmatrelvir 該有的藥效。

這兩個藥物所構成的 Paxlovid 好像一對好夥伴互相協助,成為具有高效力的口服抗新冠藥物

Paxlovid 能有效降低死亡風險?

Paxlovid。圖/ Kches16414 , CC BY-SA 4.0

根據文獻指出,Paxlovid 能降低 COVID-19 感染後的 85-89% 住院或死亡風險,是目前對抗新冠肺炎最佳的選項之一。《新英格蘭醫學期刊》(NEJM)期刊於上個月發表最新 Paxlovid 臨床試驗的研究報告:「Oral Nirmatrelvir for High-Risk, Nonhospitalized Adults with Covid-19」證實,使用 Paxlovid 治療未施打疫苗且有症狀的 Covid-19 患者,能將 Covid-19 的重症風險降低 89%,且藥物的安全性在臨床上可接受,且沒有明顯的安全問題。

不過,此研究個案限於未施打疫苗者,而目前大多數人已經接種過新冠肺炎疫苗,情況略有不同。已有將此藥使用於已施打過疫苗者的研究正進行中,但若在未施打者有幫助,對於施打過疫苗而可能具有部分保護力的人,推測仍應會有治療效果,此研究是在症狀出現三天內給藥得到良好的效果,至於再晚一些時後才給藥,就沒有數據可參考。

但需要注意的是,有在服用其他藥物的患者(如:降血脂、抗腫瘤藥或神經精神藥物等),若服用 Paxlovid 會影響 CYP3A4 的作用,可能也會改變其他藥物的作用效果,若藥物在血中濃度無法被安全控制,往往對病情有負面的影響。因此服用 Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽才能使用,民眾無法自由服用

Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽。圖/envato elements

Molnupiravir 口服藥的表現又是如何?

病毒在複製的過程當中,往往需要大量的核糖核苷(ribonucleoside),作為合成新的病毒所需要的材料。而 Molnupiravir 口服藥,是一種「核糖核苷類似物」,也就是病毒在複製所需要的「冒牌」材料,透過這樣的方式干擾病毒的複製過程,進而阻止病毒的繁殖

Molnupiravir 不會像 Paxlovid 去影響到其他藥物在體內的作用,然而這些核糖核苷類似物在人體細胞進行複製的時候也會使用,所以可能具有誘導基因突變的風險

雖然一般來說,口服 Molnupiravir 的療程只有 5 天,在這樣的時間周期來說,對一般成人造成基因突變的風險是很低。但是,Molnupiravir 對於胎兒或哺乳中的嬰兒,風險就顯得高出許多。所以,Molnupiravir 在默克公司的官方網站有聲明,不建議孕婦及哺乳中的女性服用

此外,根據新英格蘭醫學期刊在今年三月的報告中,發現將 Molnupiravir 用於非住院的新冠患者治療中,僅僅將高危新冠患者的住院和死亡風險降低了 30%,低於早前估計的 50%。

Molnupiravir 不建議孕婦及哺乳中的女性服用。圖/envato elements

「老藥新用」的開發策略

環顧目前的抗新冠藥物,大都是利用「老藥新用」(drug repurposing)的藥物開發策略,才能在這麼短的時間達到如此的成就。「老藥」是指已被核准做為臨床使用的藥物,「新用」則是指由原來已核准的藥物中發現新的適應症用途或是新的用法。

老藥的好處就是其藥物臨床前的數據都已經被建立,其中包含藥理實驗、藥物動力學、代謝途徑、副作用等,這些數據對藥物開發相當重要。

在目前這些新冠藥物中,瑞德西韋一開始是用來開發對抗伊波拉病毒,而 Paxlovid 中的 Nirmatrelvir 原先用以治療愛滋病,此外 Molnupiravir 則是為了治療流感。這樣的成功經驗相信能提供政府與學者參考,期望台灣開發新冠藥物有亮眼的成績,也讓我們未來在對抗 COVID-19 疫情當中有更好的手段。

引用文獻

  1. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
  2. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Approves First COVID-19 Treatment for Young Children
  3. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes First Oral Antiviral for Treatment of COVID-19
  4.  Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Additional Oral Antiviral for Treatment of COVID-19 in Certain Adults
  5. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
  6. Cox, Robert M., Josef D. Wolf, and Richard K. Plemper. “Therapeutically administered ribonucleoside analogue MK-4482/EIDD-2801 blocks SARS-CoV-2 transmission in ferrets.” Nature microbiology 6.1 (2021): 11-18.
  7. Jayk Bernal, Angélica, et al. “Molnupiravir for oral treatment of Covid-19 in nonhospitalized patients.” New England Journal of Medicine 386.6 (2022): 509-520.

臨床試驗

  • EPIC-HR: Study of Oral PF-07321332/Ritonavir Compared With Placebo in Nonhospitalized High Risk Adults With COVID-19(NCT04960202

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