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為何海水滅蚊可以促進貓狗健康?

Alex
・2014/11/13 ・1470字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

credit: CC by Mocha@flickr
credit: CC by Mocha@flickr

(註:本文於2015.9.14更新,新增高雄疾管處回應。)

文/Alex Tzeng

今年登革熱疫情比起往年還要來的嚴重,截至本文完成時間已經有10608名確定病例,比起2002年5375例幾乎多上一倍[1],不過本文並非要說明為何今年登革熱疫情會如此的嚴重,而是高雄市政府衛生局奇蹟似地發現海水可以「鹹」死孑孓,準備拿海水來防治孑孓(內心OS:我的上帝,請原諒他們,他們所做的他們都不知道),各大新聞網站紛紛以創舉、獨步全球形容高市衛生局的創意(無奈),這確實是個創意,所以筆者鍵人想為各位分享一下這個海水滅蚊所帶來的好處。

首先,先分析一下各個新聞發佈的內容 [2,3,4,5,6],可以發現兩個關鍵詞,「孑孓」和「水溝」,登革熱病毒的傳播媒介是埃及斑蚊和白線斑蚊,它們的幼蟲期確實也被稱作孑孓,不過在台灣物種名錄 [7]上記載37屬157種蚊子,它們的幼蟲期都稱孑孓,雖然我們直觀會認為新聞所述的孑孓就是埃及斑蚊和白線斑蚊的幼蟲,不過看到「水溝」一詞就讓我眉頭深深一皺,事情並不是想像的這樣。

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實際上,在台灣常見的蚊種有熱帶家蚊、地下家蚊、三斑家蚊、環紋家蚊、中華瘧蚊、埃及斑蚊、白線斑蚊以及白腹叢蚊八種,其中只有埃及斑蚊和白線斑蚊是登革熱病毒的病媒蚊,而在都市水溝孳生的蚊種主要以熱帶家蚊以及地下家蚊為主,這兩種蚊子並非是登革熱的病媒蚊,所以當高雄市衛生局把海水灌進水溝時,「鹹」死的孑孓並不是埃及斑蚊或白線斑蚊的幼蟲,反而絕大部份是熱帶家蚊和地下家蚊的孑孓,但它們並「不是」傳播登革熱的病媒蚊阿(刀下留蚊阿)

既然這些準備要被「鹹」死的孑孓不是傳播登革熱的病媒幼蟲,那麼就不可能灌海水防治登革熱的發生,不過熱帶家蚊和地下家蚊是夜間活動的蚊種,如果灌海水可以減少熱帶家蚊和地下家蚊的數量,我想附近的民眾約有幾週的時間發現夜晚的蚊子減少了,進而改善睡眠品質,而且熱帶家蚊是貓狗心絲蟲的傳播病媒,減少熱帶家蚊數量,也可以直接減少貓狗染病機會,真是一舉數得。

結論來說,引海水滅蚊的確是創意,不過阻止的不是登革熱的傳播,而是貓狗心絲蟲的傳播,真是佛心來著的呢!

2015.9.14更新:針對水溝中無病媒蚊這點,高雄市衛生局疾病管制處技正陳朝東回應那是教科書寫的「一般情況」,疫情各地有別。高雄發現有登革熱病媒蚊幼蟲孳生的陽性容器中,水溝占了8%,因為水溝很長,水量又大,找到的病媒蚊幾乎是瓶瓶罐罐積水的幾萬倍,特別是下水道高低差的凹陷處最難清理、也最易孳生病媒蚊。高雄的汙水下水道系統完善,有些水溝積水相當乾淨,陳朝東也說,現在埃及斑蚊的生態也改變了,願意待稍微骯髒的水溝,不像過去,水溝只要稍微髒臭,就只有家蚊種類的蚊子聚集。

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本文作者曾皓佑則認為,水溝若是乾淨積水而孳生班蚊,仍較建議使用使用蘇力菌防治,因為蘇力菌對陽光敏感,而台灣的水溝大多加蓋,顯得陰暗,不需常常噴灑,蘇力菌會沉於水底,後來而至的斑蚊孑孓也會取食而死;海水的鹽分易侵蝕水泥與鋼筋,有些水溝或管線結構可能因此受破壞,蘇力菌則會隨時間而降解,環境汙染風險較低。斑蚊到水溝產卵是重要學術問題,須釐清是因為習性改變,或單純源於「孳生源清除」的成效,有可能是斑蚊原本偏好的環境沒了,才跑到水溝產卵。

參考資料:

  1. 疾病管制署傳染病統計資料查詢系統http://nidss.cdc.gov.tw/SingleDisease.aspx?dc=1&dt=2&disease=061
  2. 自由時報 http://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1154168
  3. 中央社 http://www.cna.com.tw/news/ahel/201411100295-1.aspx
  4. 東森新聞雲 http://www.ettoday.net/news/20141111/424401.htm
  5. 中廣新聞網 http://www.bcc.com.tw/newsView.2450120
  6. 中時電子報 http://www.chinatimes.com/newspapers/20141111000392-260102
  7. 台灣物種名錄 http://taibnet.sinica.edu.tw/home.php?
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Alex
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研究病媒昆蟲和蟲媒病毒,是台灣少數的蚊子博士,看到正在吸血的蟲子會忍不住觀察他們,高中偶然拜讀了伊波拉病毒的故事,覺得研究病毒是件很酷的事,在昆蟲系研究病媒昆蟲,才發現人類、蚊子、病毒的三角關係是大自然的奇妙邂逅。

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從PD-L1到CD47:癌症免疫療法進入3.5代時代
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/25 ・4544字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

如果把癌細胞比喻成身體裡的頭號通緝犯,那誰來負責逮捕?

許多人第一時間想到的,可能是化療、放療這些外來的「賞金獵人」。但其實,我們體內早就駐紮著一支最強的警察部隊「免疫系統」。

既然「免疫系統」的警力這麼堅強,為什麼癌症還是屢屢得逞?關鍵就在於:癌細胞是偽裝高手。有的會偽造「良民證」,騙過免疫系統的菁英部隊;更厲害的,甚至能直接掛上「免查通行證」,讓負責巡邏的免疫細胞直接視而不見,大搖大擺地溜過。

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過去,免疫檢查點抑制劑的問世,為癌症治療帶來突破性的進展,成功撕下癌細胞的偽裝,也讓不少患者重燃希望。不過,目前在某些癌症中,反應率仍只有兩到三成,顯示這條路還有優化的空間。

今天,我們要來聊的,就是科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?

科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?/ 圖片來源:shutterstock

免疫療法登場:從殺敵一千到精準出擊

在回答問題之前,我們先從人類對抗癌症的「治療演變」說起。

最早的「傳統化療」,就像威力強大的「七傷拳」,殺傷力高,但不分敵我,往往是殺敵一千、自損八百,副作用極大。接著出現的「標靶藥物」,則像能精準出招的「一陽指」,能直接點中癌細胞的「穴位」,大幅減少對健康細胞的傷害,副作用也小多了。但麻煩的是,癌細胞很會突變,用藥一段時間就容易產生抗藥性,這套點穴功夫也就漸漸失靈。

直到這個世紀,人類才終於領悟到:最強的武功,是驅動體內的「原力」,也就是「重新喚醒免疫系統」來對付癌症。這場關鍵轉折,也開啟了「癌症免疫療法」的新時代。

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你可能不知道,就算在健康狀態下,平均每天還是會產生數千個癌細胞。而我們之所以安然無恙,全靠體內那套日夜巡邏的「免疫監測 (immunosurveillance)」機制,看到癌細胞就立刻清除。但,癌細胞之所以難纏,就在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

免疫系統中,有一批受過嚴格訓練的菁英,叫做「T細胞」,他們是執行最終擊殺任務的霹靂小組。狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,這個偽裝的學名,「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, PD-L1) 」,縮寫PD-L1。

當T細胞來盤查時,T細胞身上帶有一個具備煞車功能的「讀卡機」,叫做「程序性細胞死亡蛋白受體-1 (programmed cell death protein 1, PD-1) 」,簡稱 PD-1。當癌細胞的 PD-L1 跟 T細胞的 PD-1 對上時,就等於是在說:「嘿,自己人啦!別查我」,也就是腫瘤癌細胞會表現很多可抑制免疫 T 細胞活性的分子,這些分子能通過免疫 T 細胞的檢查哨,等於是通知免疫系統無需攻擊的訊號,因此 T 細胞就真的會被唬住,轉身離開且放棄攻擊。

這種免疫系統控制的樞紐機制就稱為「免疫檢查點 (immune checkpoints)」。而我們熟知的「免疫檢查點抑制劑」,作用就像是把那張「偽良民證」直接撕掉的藥物。良民證一失效,T細胞就能識破騙局、發現這是大壞蛋,重新發動攻擊!

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狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,也就是「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, 縮寫PD-L1) 」/ 圖片來源:shutterstock

目前免疫療法已成為晚期癌症患者心目中最後一根救命稻草,理由是他們的體能可能無法負荷化療帶來的副作用;標靶藥物雖然有效,不過在用藥一段期間後,終究會出現抗藥性;而「免疫檢查點抑制劑」卻有機會讓癌症獲得長期的控制。

由於免疫檢查點抑制劑是借著免疫系統的刀來殺死腫瘤,所以有著毒性較低並且治療耐受性較佳的優勢。對免疫檢查點抑制劑有治療反應的患者,也能獲得比起化療更長的存活期,以及較好的生活品質。

不過,儘管免疫檢查點抑制劑改寫了治癌戰局,這些年下來,卻仍有些問題。

CD47來救?揭開癌細胞的「免死金牌」機制

「免疫檢查點抑制劑」雖然帶來治療突破,但還是有不少挑戰。

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首先,是藥費昂貴。 雖然在台灣,健保於 2019 年後已有條件給付,但對多數人仍是沉重負擔。 第二,也是最關鍵的,單獨使用時,它的治療反應率並不高。在許多情況下,大約只有 2成到3成的患者有效。

換句話說,仍有七到八成的患者可能看不到預期的效果,而且治療反應又比較慢,必須等 2 至 3 個月才能看出端倪。對患者來說,這種「沒把握、又得等」的療程,心理壓力自然不小。

為什麼會這樣?很簡單,因為這個方法的前提是,癌細胞得用「偽良民證」這一招才有效。但如果癌細胞根本不屑玩這一套呢?

想像一下,整套免疫系統抓壞人的流程,其實是這樣運作的:當癌細胞自然死亡,或被初步攻擊後,會留下些許「屍塊渣渣」——也就是抗原。這時,體內負責巡邏兼清理的「巨噬細胞」就會出動,把這些渣渣撿起來、分析特徵。比方說,它發現犯人都戴著一頂「大草帽」。

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接著,巨噬細胞會把這個特徵,發布成「通緝令」,交給其他免疫細胞,並進一步訓練剛剛提到的菁英霹靂小組─T細胞。T細胞學會辨認「大草帽」,就能出發去精準獵殺所有戴著草帽的癌細胞。

當癌細胞死亡後,會留下「抗原」。體內的「巨噬細胞」會採集並分析這些特徵,並發布「通緝令」給其它免疫細胞,T細胞一旦學會辨識特徵,就能精準出擊,獵殺所有癌細胞。/ 圖片來源:shutterstock

而PD-1/PD-L1 的偽裝術,是發生在最後一步:T 細胞正準備動手時,癌細胞突然高喊:「我是好人啊!」,來騙過 T 細胞。

但問題若出在第一步呢?如果第一關,巡邏的警察「巨噬細胞」就完全沒有察覺這些屍塊有問題,根本沒發通緝令呢?

這正是更高竿的癌細胞採用的策略:它們在細胞表面大量表現一種叫做「 CD47 」的蛋白質。這個 CD47 分子,就像一張寫著「自己人,別吃我!」的免死金牌,它會跟巨噬細胞上的接收器─訊號調節蛋白α (Signal regulatory protein α,SIRPα) 結合。當巨噬細胞一看到這訊號,大腦就會自動判斷:「喔,這是正常細胞,跳過。」

結果會怎樣?巨噬細胞從頭到尾毫無動作,癌細胞就大搖大擺地走過警察面前,連罪犯「戴草帽」的通緝令都沒被發布,T 細胞自然也就毫無頭緒要出動!

這就是為什麼只阻斷 PD-L1 的藥物反應率有限。因為在許多案例中,癌細胞連進到「被追殺」的階段都沒有!

為了解決這個問題,科學家把目標轉向了這面「免死金牌」,開始開發能阻斷 CD47 的生物藥。但開發 CD47 藥物的這條路,可說是一波三折。

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不只精準殺敵,更不能誤傷友軍

研發抗癌新藥,就像打造一把神兵利器,太強、太弱都不行!

第一代 CD47 藥物,就是威力太強的例子。第一代藥物是強效的「單株抗體」,你可以想像是超強力膠帶,直接把癌細胞表面的「免死金牌」CD47 封死。同時,這個膠帶尾端還有一段蛋白質IgG-Fc,這段蛋白質可以和免疫細胞上的Fc受體結合。就像插上一面「快來吃我」的小旗子,吸引巨噬細胞前來吞噬。

問題來了!CD47 不只存在於癌細胞,全身上下的正常細胞,尤其是紅血球,也有 CD47 作為自我保護的訊號。結果,第一代藥物這種「見 CD47 就封」的策略,完全不分敵我,導致巨噬細胞連紅血球也一起攻擊,造成嚴重的貧血問題。

這問題影響可不小,導致一些備受矚目的藥物,例如美國製藥公司吉立亞醫藥(Gilead)的明星藥物 magrolimab,在2024年2月宣布停止開發。它原本是預期用來治療急性骨髓性白血病(AML)的單株抗體藥物。

太猛不行,那第二代藥物就改弱一點。科學家不再用強效抗體,而是改用「融合蛋白」,也就是巨噬細胞身上接收器 SIRPα 的一部分。它一樣會去佔住 CD47 的位置,但結合力比較弱,特別是跟紅血球的 CD47 結合力,只有 1% 左右,安全性明顯提升。

像是輝瑞在 2021 年就砸下 22.6 億美元,收購生技公司 Trillium Therapeutics 來開發這類藥物。Trillium 使用的是名為 TTI-621 和 TTI-622 的兩種融合蛋白,可以阻斷 CD47 的反應位置。但在輝瑞2025年4月29號公布最新的研發進度報告上,TTI-621 已經悄悄消失。已經進到二期研究的TTI-622,則是在6月29號,研究狀態被改為「已終止」。原因是「無法招募到計畫數量的受試者」。

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但第二代也有個弱點:為了安全,它對癌細胞 CD47 的結合力,也跟著變弱了,導致藥效不如預期。

於是,第三代藥物的目標誕生了:能不能打造一個只對癌細胞有超強結合力,但對紅血球幾乎沒反應的「完美武器」?

為了找出這種神兵利器,科學家們搬出了超炫的篩選工具:噬菌體(Phage),一種專門感染細菌的病毒。別緊張,不是要把病毒打進體內!而是把它當成一個龐大的「鑰匙資料庫」。

科學家可以透過基因改造,再加上AI的協助,就可以快速製造出數億、數十億種表面蛋白質結構都略有不同的噬菌體模型。然後,就開始配對流程:

  1. 先把這些長像各異的「鑰匙」全部拿去試開「紅血球」這把鎖,能打開的通通淘汰!
  2. 剩下的再去試開「癌細胞」的鎖,從中挑出結合最強、最精準的那一把「神鑰」!

接著,就是把這把「神鑰」的結構複製下來,大量生產。可能會從噬菌體上切下來,或是定序入選噬菌體的基因,找出最佳序列。再將這段序列,放入其他表達載體中,例如細菌或是哺乳動物細胞中來生產蛋白質。最後再接上一段能號召免疫系統來攻擊的「標籤蛋白 IgG-Fc」,就大功告成了!

目前這領域的領頭羊之一,是美國的 ALX Oncology,他們的產品 Evorpacept 已完成二期臨床試驗。但他們的標籤蛋白使用的是 IgG1,對巨噬細胞的吸引力較弱,需要搭配其他藥物聯合使用。

而另一個值得關注的,是總部在台北的漢康生技。他們利用噬菌體平台,從上億個可能性中,篩選出了理想的融合蛋白 HCB101。同時,他們選擇的標籤蛋白 IgG4,是巨噬細胞比較「感興趣」的類型,理論上能更有效地觸發吞噬作用。在臨床一期試驗中,就展現了單獨用藥也能讓腫瘤顯著縮小的效果以及高劑量對腫瘤產生腫瘤顯著部分縮小效果。因為它結合了前幾代藥物的優點,有人稱之為「第 3.5 代」藥物。

除此之外,還有漢康生技的FBDB平台技術,這項技術可以將多個融合蛋白「串」在一起。例如,把能攻擊 CD47、PD-L1、甚至能調整腫瘤微環境、活化巨噬細胞與T細胞的融合蛋白接在一起。讓這些武器達成 1+1+1 遠大於 3 的超倍攻擊效果,多管齊下攻擊腫瘤細胞。

結語

從撕掉「偽良民證」的 PD-L1 抑制劑,到破解「免死金牌」的 CD47 藥物,再到利用 AI 和噬菌體平台,設計出越來越精準的千里追魂香。 

對我們來說,最棒的好消息,莫過於這些免疫療法,從沒有停下改進的腳步。科學家們正一步步克服反應率不足、副作用等等的缺點。這些努力,都為癌症的「長期控制」甚至「治癒」,帶來了更多的希望。

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今夏登革熱來勢洶洶,該怎麼防治?有疫苗嗎?
PanSci_96
・2023/09/21 ・2680字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「啊!蚊子!」

登革熱好嚴重,但,還會更嚴重。過往紀錄顯示登革熱的疫情高峰,常常到 9 月才大規模爆發?這聽起來有點反直覺,我本來還以為應該是最熱的 7、8 月?但其實啊,就是要等天氣稍微降溫,當大家開始出門,不是躲在冷氣房的時候,反而比較容易傳播登革熱。

而根據近期疾管署的統計顯示,台灣各地的登革熱已經發生 4,338 例本土病例,是從 2015 年登革熱在全台造成 43,419 例之後,登革熱疫情最嚴重的一年,我們真的要注意小心!只要出門,防蚊措施不能免!

不過……話說回來,難道就沒有疫苗可以一勞永逸預防登革熱嗎?

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好幾年沒聽說的登革熱,怎麼突然又「熱」起來?

這個我們就要講到台灣登革熱的發生模式,其實台灣沒有登革熱本土病毒株,所以每當登革熱疫情過去之後,登革熱病毒就會在台灣消失,而下一次的登革熱發生,就必須是境外移入的登革熱患者由國外輸入到國內,而且必須要在登革熱可被傳播的期間,被病媒蚊叮咬並傳播出去,才會造成本土的病例,所以從這點我們可以知道登革熱流行,有兩個有效的控制條件:第一、即時發現境外移入病例,直接隔絕病毒在境外。第二、控制台灣本土病媒蚊數量,以及密度,讓登革熱病毒難以傳播出來。

那過去幾年為什麼都沒有發生登革熱的流行呢?因為 2020 年開始因為 COVID-19 疫情封鎖國境,根據疾管署的資料,2020 年到 2022 年,這三年加起來全國僅有 144 例登革熱境外移入病例,而 2023 年至今已經有 158 例登革熱境外移入案例,而在 2015 年登革熱大流行時,更有 354 例境外移入案例,這也表示台灣登革熱疫情的發生,與境外移入登革熱案例息息相關。

臺灣 2023 年登革熱病例分布。圖/衛福部疾管署

尤其,台灣許多行業仰賴東南亞國家的移工,很多台灣廠商也在東南亞國家設廠,彼此之間的旅遊往來也越來越多,所以東南亞國家的登革熱疫情嚴重與否,與台灣是否會發生登革熱流行,有著高度相關。

把積水倒掉!杜絕登革熱,從減少病媒蚊產卵點開始

每年到了春夏交際時,政府都會宣導要防治病媒蚊,做好居家附近的環境衛生管理,大家耳熟能詳的【巡、倒、清、刷】四字口訣,為的是減少積水,那麼孳生源的減少,真的能夠有效防治登革熱發生嗎?

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這時我們要提到登革熱病媒蚊的生殖營養週期。週期的開始是一隻未吸血的雌蚊,開始尋找適合的吸血對象,在吸飽血後,這隻雌蚊需要等待約 2 到 3 天,讓體內的卵發育成熟,接著雌蚊就會開始尋找有水的地方產卵。而埃及斑蚊或白線斑蚊產卵場,都偏好小型的水域,就像廢棄輪胎內的積水、盆栽下方的接水盆等等,當雌蚊把卵都產下來後,就完成了一個生殖營養週期,接著她會再繼續尋找下一個吸血的對象,不斷循環下去。在實驗室內條件充足的環境下,最快 3 天就可以完成一個週期,而在野外一般環境中,科學家認為 5 到 7 天可以完成一次週期。

雌蚊吸飽血後,等待卵發育成熟,就會開始尋找有水的地方產卵。圖/Giphy

猜猜看一隻雌蚊一次可以產下多少卵?答案是 50-200 顆卵。也就是說,一隻雌蚊經歷一次生殖營養週期,假設生男生女一樣多,也就可以有 25-100 隻新出生的雌蚊。吸血的蚊子等於放大了 25-100 倍的數量,所以一隻蚊子在適合環境下,經歷三代之後最多就可以有 1,000,000 隻雌蚊產生。

我們透過蚊蟲的生活史反推,這僅僅只需要一個月左右的時間。

所以回到一開始的問題,把積水容器清除可以減少蚊蟲數量嗎?如果把你居家附近的積水容器清除的話,其實會讓蚊子找不到產卵的地方,你家附近的蚊蟲的確就會減少,其中一個特殊的現象就是,如果蚊子一直沒有辦法產卵,就會將體內的卵回收成為自身的營養,等待再進入一次生殖營養週期,因此減少雌蚊下一代,自然整體蚊蟲的數量就會減少。

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ADE 效應是什麼?有沒有疫苗可以防治登革熱?

除了防治病媒蚊以外,有沒有可以預防登革熱感染的疫苗呢?

其實,登革熱疫苗的開發非常困難,主要的原因是在人類中流行的登革熱病毒有四種血清型別,而不同型別之間的前後感染,有時候會造成前一型感染產生的抗體,幫助後面另外一型的登革熱病毒感染細胞,使病毒就更容易感染細胞,而這個現象也就是抗體依賴增強效應,簡稱 ADE 效應。

當 ADE 效應產生,也就容易造成較嚴重的病症,而 ADE 效應也是登革熱出血熱產生原因之一,也正是因為有 ADE 效應,登革熱的疫苗開發的難度相當大,因此這隻疫苗需要同時產生對抗四型登革熱的有效抗體,還要避免 ADE 效應的產生。

雖然有 ADE 這個大魔王擋在前面,那麼究竟能不能做出登革熱疫苗呢?

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登革熱疫苗的難度在於要克服 ADE 效應。圖/pixabay

其實,在 2015 年賽諾菲巴斯德藥廠曾經有世界上第一支可施打的四價登革熱疫苗 Dengvaxia,但這隻疫苗僅能夠使用在「感染過登革熱」的人身上,主要的原因,還是因為這支疫苗打在「未感染過登革熱」的人身上,當他們感染登革熱時,會產生 ADE 效應,反而變得更嚴重。

不過近期有了轉機,日本武田製藥的 TAK-003 已經完成三期試驗,在歐盟、英國、巴西、印尼、泰國、阿根廷獲得上市許可,根據 TAK-003 在新英格蘭醫學雜誌 NEJM 和柳葉刀 Lancet 發表的論文,在施打 2 劑後,12 個月可以達到 80.2% 的不感染保護力,18 個月後即便感染,也有 90.4% 的重症保護力,而在施打後 4 年半的持續追蹤,仍然保有 61.2% 的不感染保護力,而且對重度登革熱保護力也有 84.1%,更重要的是,跟 Dengvaxia 相比,不論是否曾經感染過登革熱,都可以施打這個新疫苗,不用擔心 ADE,除了 TAK-003 外,台灣還參與了默沙東藥廠的 V181 和默克藥廠的 TV003 兩支候選疫苗的臨床試驗,可惜的是,台灣還沒有通過 TAK-003 的上市許可。

但自從 1970 年代開始研發的登革熱疫苗,面對一道又一道難關,過了五十多年後,似乎終於有疫苗可以幫助人類對抗登革熱了!

登革熱正在蔓延中,你有什麼好的防蚊秘方嗎?你或認識的人得過登革熱嗎?當時的感受是什麼呢?歡迎與我們分享。最後也想問問,你會想打最新的登革熱疫苗嗎?

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快工作啊「藍能」!利用海水就能產出綠色能源的滲透壓發電
Yubari
・2020/01/01 ・1797字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

說到臺灣的海洋能源,你第一個想到會是什麼?是起起落落的潮汐發電,還是穩定有力的黑潮洋流發電,又或是雖然用的是風力,但卻蓋在臺灣海峽上的離岸風電呢?

除了以上這些物理的發電方法,海洋能源還有一種靠化學來發電的方法──滲透壓發電 (Osmotic energy),又稱為藍能 (blue energy),今天就讓我們來介紹它的原理以及近期的新改變吧。

正負分兩邊,電力就出現

圖上W1表淡水,W2表示含有鹽分的海水,O為兩者間的滲透壓。圖/ Raster: Nein Arimasen; Vector: ZooFari [CC BY-SA 3.0]
介紹滲透壓發電之前,我們要說明「滲透」是什麼。化學上的「滲透」,指得是將濃度不一的兩個水溶液用只讓水分子通過的半透膜來分隔時,水分子就會由低濃度的溶液往高濃度去移動,使得兩者濃度變得接近現象。而當滲透作用達到平衡時,兩邊的水面高低不一,這之間的壓力差,就稱為「滲透壓」。

而新型的滲透壓發電,是利用特殊的透膜將正離子輸送至另一邊的水中,使得兩邊的水團各自帶著正負電,這時候只要有導電裝置存在就可藉此獲得電力。

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滲透壓發電示意圖 紅點:正離子 綠點:負離子 黃色臉:電子
每當有一個正離子通過中間的透膜時,就會有一個電子從左方透過線路移動至右方。
截圖修改自科普影片:Water generates electricity (with a pinch of salt!)

來自瑞士的研究團隊在 2016 年時,發表了一種由二硫化鉬(MoS2)組成的薄膜1,讓發電效率大大地提升,達到每平方公尺有一百萬瓦特的功率。為了推廣藍能,他們也製作了下面這一部影片來介紹基本原理和他們的成果。

0:35-0:50 介紹滲透壓
1:15-1:40 介紹滲透壓發電

效率這麼低,藍能發電划算嗎?

事實上,目前全球也有好幾座滲透壓發電廠已被興建,但主要的問題都出在造價昂貴以及發電效率不高,而導致難以廣設。對此,科學家們仍然研究著如何改善現有的方法。

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雖然藍能聽起來很不錯,但實際應用上嘛……圖/kiler129@flickr

2013 年,來自法國的研究團隊利用氮化硼奈米管 (boron nitride nanotubes,以下簡稱 BNNTs) 穿刺由氮矽化合物組成的薄膜,得到了一種高強度的新型透膜2。又因為 BNNTs 帶有負電,所以能夠只讓正離子通過,達到分離正負離子的效果。

研究員估算,若新的透膜每平方公分能具有一百萬個 BNNTs,每一平方公尺一年便可以產生 30,000 度的電能,若以臺灣平均一戶家庭每年 3600 度來算,該電量可以供應超過八個家庭的用電量。而 2018 年臺灣的用電量為 2332 億度,因此理論上(只)需要約7.7平方公里,也就是比中正區(7.6平方公里)再大一些些的新型透膜,就可以滿足全臺灣的用電。

然而,即便要製造出郵票大小的新型透膜,在當時也是一件不可能的任務,因為要使這麼多的 BNNTs 整齊地垂直於薄膜實在太過困難了。因此瑞士團隊才會在 2016 年選擇使用其他種材料,縱使最後他們採用的二硫化鉬薄膜的效率並沒有比較高。

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法國團隊將BNNT刺入薄膜的步驟說明,但是一次只能裝上一根BNNT。
左列為示意圖,右列為電子顯微鏡影像。

時隔六年的解決之道:磁力

直到今年,博士生 Semih Cetindag 發表了該團隊如何辦到這項不可能的任務3,首先他們將 BNNTs 覆蓋上一層帶正電且分子夠大不會跑進管道內的塗料,接著再加上帶負電的鐵氧化合物顆粒,讓其附著在帶正電塗料上面。

之後再將 BNNTs 放入尚未凝固的聚合物薄膜中,這時候再通以磁場,因為鐵氧化合物帶有磁性,所以這時所有的 BNNTs 就會乖乖向著同一個方向排列,六年來的難題終於被破解啦(灑花)。

最後只要讓聚合物薄膜凝固,清除物質兩面的表層保證 BNNTs 的暢通,就可以得到每平方公分有一千萬條 BNNTs 的新型透膜!

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縱使已經超越前人的成果,他們仍認為還可以更好,因為目前只有 2% 的BNNTs有確實打開通道,因此還有很大的進步空間。相信在不久的將來,藍能將迎來期待已久的大突破,就讓我們一起期待這天的到來吧!

 參考資料

  1. Feng, J., Graf, M., Liu, K., Ovchinnikov, D., Dumcenco, D., Heiranian, M., … & Radenovic, A. (2016). Single-layer MoS 2 nanopores as nanopower generators. Nature, 536(7615), 197.
  2. Siria, A., Poncharal, P., Biance, A. L., Fulcrand, R., Blase, X., Purcell, S. T., & Bocquet, L. (2013). Giant osmotic energy conversion measured in a single transmembrane boron nitride nanotube. Nature, 494(7438), 455.
  3. Cetindag, S., Pendse, A., Praino, R. F., Kim, S., & Shan, J. W. (2019). Enhanced Electrokinetic Energy Conversion {\&} Ion-Selective Transport in Macroscopic Vertically Aligned BNNT Membranes. Bulletin of the American Physical Society.
  4. Rivers could generate thousands of nuclear power plants worth of energy, thanks to a new ‘blue’ membrane.
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為何海水滅蚊可以促進貓狗健康?
Alex
・2014/11/13 ・1470字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

credit: CC by Mocha@flickr
credit: CC by Mocha@flickr

(註:本文於2015.9.14更新,新增高雄疾管處回應。)

文/Alex Tzeng

今年登革熱疫情比起往年還要來的嚴重,截至本文完成時間已經有10608名確定病例,比起2002年5375例幾乎多上一倍[1],不過本文並非要說明為何今年登革熱疫情會如此的嚴重,而是高雄市政府衛生局奇蹟似地發現海水可以「鹹」死孑孓,準備拿海水來防治孑孓(內心OS:我的上帝,請原諒他們,他們所做的他們都不知道),各大新聞網站紛紛以創舉、獨步全球形容高市衛生局的創意(無奈),這確實是個創意,所以筆者鍵人想為各位分享一下這個海水滅蚊所帶來的好處。

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首先,先分析一下各個新聞發佈的內容 [2,3,4,5,6],可以發現兩個關鍵詞,「孑孓」和「水溝」,登革熱病毒的傳播媒介是埃及斑蚊和白線斑蚊,它們的幼蟲期確實也被稱作孑孓,不過在台灣物種名錄 [7]上記載37屬157種蚊子,它們的幼蟲期都稱孑孓,雖然我們直觀會認為新聞所述的孑孓就是埃及斑蚊和白線斑蚊的幼蟲,不過看到「水溝」一詞就讓我眉頭深深一皺,事情並不是想像的這樣。

實際上,在台灣常見的蚊種有熱帶家蚊、地下家蚊、三斑家蚊、環紋家蚊、中華瘧蚊、埃及斑蚊、白線斑蚊以及白腹叢蚊八種,其中只有埃及斑蚊和白線斑蚊是登革熱病毒的病媒蚊,而在都市水溝孳生的蚊種主要以熱帶家蚊以及地下家蚊為主,這兩種蚊子並非是登革熱的病媒蚊,所以當高雄市衛生局把海水灌進水溝時,「鹹」死的孑孓並不是埃及斑蚊或白線斑蚊的幼蟲,反而絕大部份是熱帶家蚊和地下家蚊的孑孓,但它們並「不是」傳播登革熱的病媒蚊阿(刀下留蚊阿)

既然這些準備要被「鹹」死的孑孓不是傳播登革熱的病媒幼蟲,那麼就不可能灌海水防治登革熱的發生,不過熱帶家蚊和地下家蚊是夜間活動的蚊種,如果灌海水可以減少熱帶家蚊和地下家蚊的數量,我想附近的民眾約有幾週的時間發現夜晚的蚊子減少了,進而改善睡眠品質,而且熱帶家蚊是貓狗心絲蟲的傳播病媒,減少熱帶家蚊數量,也可以直接減少貓狗染病機會,真是一舉數得。

結論來說,引海水滅蚊的確是創意,不過阻止的不是登革熱的傳播,而是貓狗心絲蟲的傳播,真是佛心來著的呢!

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2015.9.14更新:針對水溝中無病媒蚊這點,高雄市衛生局疾病管制處技正陳朝東回應那是教科書寫的「一般情況」,疫情各地有別。高雄發現有登革熱病媒蚊幼蟲孳生的陽性容器中,水溝占了8%,因為水溝很長,水量又大,找到的病媒蚊幾乎是瓶瓶罐罐積水的幾萬倍,特別是下水道高低差的凹陷處最難清理、也最易孳生病媒蚊。高雄的汙水下水道系統完善,有些水溝積水相當乾淨,陳朝東也說,現在埃及斑蚊的生態也改變了,願意待稍微骯髒的水溝,不像過去,水溝只要稍微髒臭,就只有家蚊種類的蚊子聚集。

本文作者曾皓佑則認為,水溝若是乾淨積水而孳生班蚊,仍較建議使用使用蘇力菌防治,因為蘇力菌對陽光敏感,而台灣的水溝大多加蓋,顯得陰暗,不需常常噴灑,蘇力菌會沉於水底,後來而至的斑蚊孑孓也會取食而死;海水的鹽分易侵蝕水泥與鋼筋,有些水溝或管線結構可能因此受破壞,蘇力菌則會隨時間而降解,環境汙染風險較低。斑蚊到水溝產卵是重要學術問題,須釐清是因為習性改變,或單純源於「孳生源清除」的成效,有可能是斑蚊原本偏好的環境沒了,才跑到水溝產卵。

參考資料:

  1. 疾病管制署傳染病統計資料查詢系統http://nidss.cdc.gov.tw/SingleDisease.aspx?dc=1&dt=2&disease=061
  2. 自由時報 http://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1154168
  3. 中央社 http://www.cna.com.tw/news/ahel/201411100295-1.aspx
  4. 東森新聞雲 http://www.ettoday.net/news/20141111/424401.htm
  5. 中廣新聞網 http://www.bcc.com.tw/newsView.2450120
  6. 中時電子報 http://www.chinatimes.com/newspapers/20141111000392-260102
  7. 台灣物種名錄 http://taibnet.sinica.edu.tw/home.php?
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文章難易度
Alex
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研究病媒昆蟲和蟲媒病毒,是台灣少數的蚊子博士,看到正在吸血的蟲子會忍不住觀察他們,高中偶然拜讀了伊波拉病毒的故事,覺得研究病毒是件很酷的事,在昆蟲系研究病媒昆蟲,才發現人類、蚊子、病毒的三角關係是大自然的奇妙邂逅。