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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

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    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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    別把疲倦當老化!腹脹、貧血恐是「骨髓纖維化」警訊,醫解析最新健保治療方案
    careonline_96
    ・2026/06/09 ・3014字 ・閱讀時間約 6 分鐘
    相關標籤: 代謝 (21)

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    感冒久久未癒、貧血頭暈、疲倦無力又沒胃口?當心是「骨髓纖維化MF」警訊,專科醫師圖文懶人包

    持續疲倦、腹脹與貧血別輕忽,當心是「骨髓纖維化」警訊!延誤治療恐增血癌風險。醫師提醒,現今健保已提供多元新藥選擇,及早討論個人化療程,才能有效控制病情。

    「69歲林先生因腹部持續脹大、疲倦無力、胃口變差而就醫,原以為只是腸胃問題,檢查後才發現脾臟已明顯腫大,進一步確診為骨髓纖維化。」國立台灣大學醫學院附設醫院血液腫瘤科田豐銘醫師提醒,骨髓纖維化早期症狀常與日常不適混淆,除了腹脹、胃口不佳、體重下降外,也可能出現疲倦、活動後喘、氣色差、低燒等表現,因而容易延誤警覺與就醫時機。

    近年骨髓纖維化(MF)治療持續進展,健保給付已提供不同治療選擇[1],建議患者依據自身症狀、疾病發展,積極與醫師一起討論適合的個人化治療方案。

    從感冒到骨髓纖維化(MF)常被忽略的警訊與致病機轉

    骨髓纖維化(Myelofibrosis,簡稱MF)是一種骨髓增生性腫瘤,常與 JAK2、CALR、MPL 等基因突變有關[2]。當異常造血幹細胞分泌過多細胞激素時,會造成骨髓慢性發炎與纖維化[3];隨著骨髓造血功能受損,身體可能轉由髓外代償造血,進而導致脾臟腫大與腹脹不適[3]。

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    田豐銘醫師指出,骨髓纖維化(MF)常不是單一症狀,而是疲倦、低燒、食慾差、體重下降、腹脹等症狀反覆出現,尤其若半年內體重下降超過 5%[3],[4],就要特別留意。長期疲倦、活動後喘、氣色差,也常被誤以為只是過勞或老化。部分患者甚至形容自己整天昏沉、沒元氣,像「林黛玉」般虛弱無力。若症狀拖得特別久,又伴隨腹脹、低燒或臉色蒼白,就應及早就醫。

    骨髓纖維化(MF)病程若持續進展 可能增加心血管併發症與急性血癌風險

    骨髓纖維化(MF)患者常見貧血[3];部分患者也可能出現血小板低下[5]。田豐銘醫師說明,若血紅素長期偏低,患者可能出現疲倦、虛弱等不適,生活品質也可能受到影響[3];骨髓纖維化(MF)相關的貧血、脾臟腫大與髓外造血,可能與心血管併發症風險增加有關[6];若血小板下降,則可能增加瘀青與表淺出血等情形,並提高內出血風險[7]。部分患者若造血功能持續惡化,還可能進一步轉變為預後較差的急性骨髓性白血病(AML)[8]。

    此外,慢性貧血患者若需長期反覆輸血,長期下來可能造成鐵質沉積,進一步增加心臟、肝臟與內分泌器官功能異常等併發症風險[9]。

    目前骨髓纖維化(MF)治療多以調節 JAK-STAT 訊號路徑為核心,相關治療評估通常涵蓋脾臟表現、全身性症狀與血球變化等面向[10]。

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    田豐銘醫師進一步說明,臨床上亦會搭配 DIPSS+ 等風險分層工具,依年齡、血紅素、是否需要輸血、白血球、芽細胞與全身症狀等指標進行風險分層,作為治療策略的重要參考[11]:

    • 低至中低風險:改善生活品質、緩解症狀(如貧血與全身性不適)為主[12]
    • 中高至高風險:預後相對較差,治療上通常先以藥物控制脾臟與症狀,再評估是否進行骨髓移植[12]。

    田豐銘醫師同步說明,骨髓移植雖是目前少數有機會根治的方式,但由於多數患者年齡較高,且常合併心血管疾病、慢性肺病或其他共病,因此在評估移植前,也必須整體檢視心、肝、肺、腎等器官功能、脾臟狀況與共病風險[13]。

    骨髓纖維化(MF)治療選擇 風險分層與個人化評估缺一不可

    田豐銘醫師表示,骨髓纖維化(MF)治療並非只有單一方向。不同患者可能以脾臟腫大、腹脹不適為主,也可能以貧血、低燒、夜間盜汗、體重下降等全身症狀為主,加上不少人合併多重共病,因此治療需依風險分層、症狀組合、血球變化與生活需求個別調整。

    近年治療持續進展,2025年起已有不同的治療選項陸續納入健保[1],讓臨床在面對合併貧血、脾臟腫大或全身性症狀的患者時,可依病況進行更合適的治療評估。

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    田豐銘醫師分享,曾有一名66歲男性患者合併冠狀動脈心臟病、心臟衰竭與慢性肺病,因脾臟明顯腫大、腹脹與腸胃不適確診骨髓纖維化。先前治療初期一度有效,但後續脾臟再度腫大、症狀控制不如預期;轉至台大後,經醫師依其脾臟症狀、全身性不適與血球表現重新評估後,改採更合適的治療藥物,約兩、三個月後脾臟幾乎摸不到,血紅素也維持在 10 g/dL 以上,腹部不適、體力與其他全身性症狀亦明顯改善。

    田豐銘醫師強調,骨髓纖維化(MF)是需長期追蹤的慢性血液疾病,唯有及早辨識警訊、定期追蹤,並與醫師持續討論最適合的治療策略,才能兼顧疾病控制與生活品質。

    筆記重點整理

    ● 骨髓纖維化(MF)早期症狀可能出現長期疲倦、過勞、低燒、腹脹、食慾差[3],或半年內體重下降超過 5%[4],應及早就醫,把握黃金治療期。

    ● 骨髓纖維化(MF)惡化可能導致貧血、血小板低下、心臟負荷增加,部分患者甚至可能進一步轉變為急性骨髓性白血病。

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    ● 長期反覆輸血除增加就醫負擔外,也可能造成鐵質沉積,進一步影響心臟、肝臟與內分泌功能。

    ● 目前骨髓纖維化(MF)治療多以調節JAK-STAT訊號路徑為核心,並搭配 DIPSS+ 等工具,依症狀、血球變化、共病與器官功能評估個人化治療。

    ● 骨髓移植雖為少數有機會根治的方式,但並非所有患者都適合;對不符合移植條件者,仍可透過藥物治療與持續追蹤,協助穩定病程與改善生活品質。

    NP-TW-MML-NLTR-260003 Date of preparation: 2026.04

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    請諮詢醫師,了解更多疾病相關資訊

    • [1]衛生福利部中央健康保險署(2025)。修訂「全民健康保險藥物給付項目及支付標準-第六編第八十三條之藥品給付規定第9節抗癌瘤藥物 Antineoplastic drugs」。衛生福利部。
    • [2]Tefferi A. (2023). Primary myelofibrosis: 2023 update on diagnosis, risk-stratification and management. American Journal of Hematology.
    • [3]Naymagon, L., & Mascarenhas, J. (2017). Myelofibrosis-Related Anemia: Current and Emerging Therapeutic Strategies. HemaSphere, 1(1), e1. https://doi.org/10.1097/HS9.0000000000000001
    • [4]Fearon, K., Strasser, F., Anker, S. D., Bosaeus, I., Bruera, E., Fainsinger, R. L., Jatoi, A., Loprinzi, C., MacDonald, N., Mantovani, G., Davis, M., Muscaritoli, M., Ottery, F., Radbruch, L., Ravasco, P., Walsh, D., Wilcock, A., Kaasa, S., & Baracos, V. E. (2011). Definition and classification of cancer cachexia: an international consensus. The Lancet. Oncology, 12(5), 489–495. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(10)70218-7
    • [5]Tremblay, D., Baine, I., & Mascarenhas, J. (2022). Thrombocytopenia in Patients With Myelofibrosis: A Practical Management Guide. Clinical lymphoma, myeloma & leukemia, 22(12), e1067–e1074. https://doi.org/10.1016/j.clml.2022.08.011
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