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人工組裝合成的生命

科景_96
・2011/02/09 ・1379字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 585 ・九年級
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Original publish date:Nov 19, 2003

編輯 Gene 報導

分子生物學家研發出新技術,能夠在短短的兩週內,從頭開始組裝合成一個完整的病毒。

Celera公司的前總裁,富爭議性的基因組研究先驅Craig Venter,領導了一個研究小組,研發出一個新技術,能夠相對簡易地快速裝組大片段DNA。這個計劃是由美國能源部贊助的,主要目的是為了訂作能夠吸收二氧化碳、製造氫氣和分解污染物的微生物。而他們這個不會申請專利的技術,也能夠加速基因療法、疫苗研究和農業生技等需要應用到大片段DNA的生物科技之研究。

然而這個技術恐怕也會讓恐怖分子很開心,因為製造駭人的生物武器也將會更輕易。這個研究工作發表在二月份和其他期刊達成協議以自我約束生物武器等敏感話題的Proceedings of the National Academy of Sciences上。可是PNAS的總編輯Bridget Coughlin卻認為,此例不在限制之內,因為經過了許多考量和討論,他們最終同意這是非常不凡成就。

Venter的小組利用新技術合成了一種噬菌體的基因組,他們並不是第一個從頭開始合成病毒的小組,紐約州立大學石溪分校的Eckard Wimmer等人去年就合成了小兒麻痺病毒。他們是煞費苦心地把寡核甘酸一個個排列成病毒的基因組,這個過程歷經了數年,雖然Wimmer宣稱他們只搞了幾個月。

可是生物能源替代物研究所的Venter等人以及北卡大學教堂山分校的1978年諾貝爾生醫獎得主Hamilton Smith等人卻能在半個月內利用更少的步驟合成出噬菌體phi-X174。而該噬菌體的基因組大小是5,300多個鹼基,和小兒麻痺病毒的7,500多個鹼基相比,大小差不多。Wimmer說他被深深地打動,如果他要重來一次,他一定會選用他們的方法。

Venter等人先合成短的單股DNA,接著把它們放在一起,各股含有重疊的區域,最後利用改良過的PCR把整個基因組的雙股DNA合成出來。他們製造出的DNA能夠在細菌裡複製,並且產生新的感染性病毒顆粒。

Venter指出,這樣的進展是令他十分興奮的,他還打算從頭組裝出一個有最少基因數的單細胞生物。如此需要組裝出一個含有300多個基因的人工染色體。他們將會把60個噬菌體基因組大小的DNA片段粘貼起來。可是這個方法並不保證人工染色體將會順利地合成出來,因為他們的方法仍有缺失,因為這技術會產生一些突變,除非他們另想辦法來修正錯誤。而且,要把一條人工染色體塞進細胞裡讓它能工作,還有一番苦工要做。

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原學術論文:
Smith, H. O., Hutchison, C. A., Pfannkoch, C. & Venter, J. C. Generating a synthetic genome by whole genome assembly: PhiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides. Proceedings of the National Academy of Sciences, in the press, (2003).

參考來源:

相關連結:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Oct 27, 2010] 海洋巨大病毒的基因體
  • [Jul 18, 2007] 細菌基因組異種轉殖成功
  • [Oct 22, 2004] 病毒界大怪物的基因組
  • [Oct 29, 2003] 基因組建立的生命之樹
  • [Oct 29, 2003] 狗狗基因定序!
  • [Aug 18, 2003] 光合基因組定序
  • [Dec 24, 2002] 從老鼠到我們之路--比較基因組學之研究
  • [Dec 13, 2002] 從海鞘到我們之路--比較基因組學之研究
  • [Oct 27, 2002] 基因定序,一天!
  • [Apr 24, 2001] 實驗室裡創造出的合成生命
  • [Jul 03, 2000] 基因組之爭已告落幕

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    為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
    鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
    ・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

    昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

    皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

    要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

    然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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    在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

    對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

    然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

    長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

    從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

    面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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    腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

    在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

    科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

    在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

    然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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    最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

    了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

    重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

    睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

    這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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    與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

    與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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    肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
    鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
    ・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

    本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

    在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

    首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

    更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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    IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

    肺部為何會變成「菜瓜布」?

    為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

    「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

    身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

    科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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    雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

    雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

    打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

    面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

    然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

    這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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    找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

    為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

    為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

    1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
    2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
    3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

    簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

    全球臨床試驗帶來的新希望

    近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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    最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

    必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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    乾癬反覆發作好崩潰?中醫揭非單純皮膚病,3階段調理從根源斷開發炎宿命!
    careonline_96
    ・2026/06/30 ・2122字 ・閱讀時間約 4 分鐘
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    皮膚癢、乾癬很癢一直好不了,怎麼治療才有效?張若偉中醫調理解析

    乾癬不只是皮膚病,更是免疫失調的全身慢性發炎!中醫建議依據三大病程分期調理,並搭配針灸、外敷及作息減重,不僅能防範關節炎等共病風險,更能從根本穩定病情。

    在炎熱的夏天,大家紛紛換上短袖短褲,但對乾癬患者來說,身上的紅斑、脫屑與暗沉疤痕,往往造成很大的困擾。張若偉中醫師表示,曾經有位50多歲的男性患者,經常應酬、喝酒,導致體重破百。而且因為罹患嚴重乾癬,在炎熱的夏季也只能穿著長袖、長褲。

    乾癬不只是皮膚病,而是一種全身性的慢性發炎與免疫失調表現。張若偉中醫師解釋,經過診治,便建議患者調整作息,搭配中藥調理並積極減重。隨著體重下降,乾癬症狀有所緩解,色素沉澱也慢慢淡化。

    乾癬不是單純皮膚病 中醫怎麼治療?

    許多患者習慣使用類固醇等外用藥膏來壓制皮膚的紅腫與皮屑,但往往一停藥就面臨復發折磨。張若偉中醫師指出,乾癬屬於「本虛標實」,底層的「本」是免疫失調與自我修復障礙,「標」則是慢性的紅腫熱痛與搔癢脫屑。

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    乾癬反覆發作,中醫分期調理

    張若偉中醫師說明,中醫會依乾癬的三大病程發展,採取不同的調理策略:

    ◎大發作期:此時身體如烈火般到處蔓延,中醫稱為「血熱妄行」。治療以清熱、涼血、降火為主,常用藥材包括黃連、丹皮、黃芩、黃柏。

    ◎小發作期:皮膚進入修復期卻缺乏細胞間質的凝固力,導致皮膚極度乾燥、角質層異常脫落形成大量銀屑。此時屬於「血不養膚」,治療需養血潤燥,常用當歸、麥門冬、地骨皮、枸杞等藥材輔助調理。

    ◎穩定期:皮膚因反覆發炎而局部氣血循環障礙,導致組織硬化、增厚,使外用藥膏難以滲透。此時需活血化瘀,常用丹參、川七、赤芍來幫助代謝。

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    此外,調理方向也會從肝與脾胃著手。作息不正常往往是乾癬爆發的導火線,而吃太多高蛋白、海鮮、羊肉或精緻飲食,也容易使代謝廢物滯留體內。

    乾癬共病四大風險:關節炎、代謝症候群、心血管疾病怎麼防?

    乾癬的影響絕不僅限於外觀,由於其屬於自體免疫機轉異常,很容易攻擊自身體內器官。張若偉中醫師表示,乾癬患者常伴隨以下嚴重共病:

    1、乾癬性關節炎:免疫系統攻擊關節,引發手指、膝蓋等關節腫痛,若不控制可能導致關節變形。

    2、代謝症候群:容易合併高血壓、高血脂、高血糖等三高問題與肥胖。

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    3、心血管疾病:全身慢性發炎加上代謝疾病,會加速動脈血管硬化,提高中風或心肌梗塞的風險。

    4、社交焦慮與身心障礙:因頭面部等顯眼部位病變,常遭受異樣眼光,導致患者自卑、焦慮、憂鬱,甚至演變成睡眠障礙。

    乾癬不只是皮膚病更是全身慢性發炎

    面對如此多面向的共病風險,單靠外用藥膏已難以應對全局,張若偉中醫師建議患者可在初期就採取「中西醫結合治療」,有機會達到更長效穩定的病情管理。

    乾癬色素沉澱怎麼改善?針灸、拔罐搭配外敷中藥

    張若偉中醫師解釋,針對已經結痂結厚的皮膚組織,可運用局部針灸針刺,甚至搭配拔罐,有助於縮小病灶的效果。

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    在外部保養上,則可搭配由中藥製成的油膏,或使用凡士林、滋潤型乳液。每天耐心地局部分層塗抹,能幫助滋潤受損屏障,逐步淡化發炎後的色素沉澱。

    治療乾癬的最終目標,是將疾病控制在不影響生活品質的「穩定期」,而這高度仰賴患者日常生活的配合。張若偉中醫師特別為患者整理了全方位的日常照護守則:

    • 拒絕熬夜:晚上11點(最晚12點)前必須入睡,且需睡滿6小時以上。睡眠是皮膚組織進廠保養、汰舊換新的關鍵時間。
    • 嚴格禁抓:搔癢時可用冰敷或輕拍轉移注意力,切勿抓到破皮流血,以免引發蜂窩性組織炎,讓問題複雜化。
    • 洗澡三原則:洗戰鬥澡(速度快)、水溫偏涼(絕不泡澡或泡溫泉)、乾癬處不用清潔劑。洗後務必立刻擦乳液保濕。
    • 戒口:飲食務必清淡,嚴禁酒精、油炸、高糖及辛辣重口味。患者應自我觀察,凡是一吃就會引發皮膚發癢的食物,必須徹底戒除。
    • 適度抒壓:長期壓力容易造成復發。除了規律運動,張若偉中醫師推薦透過唱歌來舒緩身心壓力。
    • 穿著天然布料:夏天盡量選擇純棉、亞麻等吸汗透氣的天然材質。

    張若偉中醫師提醒,唯有配合治療、正確調理、維持良好的生活節律,才能與乾癬和平共處!

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