把我送上小行星！－《世界第一好懂的科學課》

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作，泛科學企劃執行。

• 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國～」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現，然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳，讓民眾再度興起可能染疫的恐慌，特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友，包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等，由於自身免疫問題，即便施打新冠疫苗，所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗，這群病人一旦確診，因免疫力低難清除病毒，重症與死亡風險較高，加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍，死亡率則是 2 倍。

進一步來看，部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑，使得免疫功能與疫苗保護力下降，這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑，或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示，部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人，以器官移植病患來說，僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低，靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體？主因為疫苗抗體產生的機轉，是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體，這即為「主動免疫」，一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下，免疫低下病患因自身免疫功能不足，難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身，因此可採「被動免疫」方式，藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體，給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體，可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗，或接種疫苗後保護力較差的困境，有效降低確診後的重症風險，保護力可持續長達 6 個月。另須注意，單株抗體不可取代疫苗接種，完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防，台灣也在去年 9 月通過緊急授權，免疫低下患者專用的單株抗體，在接種疫苗以外多一層保護，能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看，長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群，接種後六個月內可降低 83% 感染風險，效力與安全性已通過臨床試驗證實，證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險，根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案，符合施打的條件包含：

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤，且；
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2，且；
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史，且；
四、且符合下列條件任一者：

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患（淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病）
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm³ 者 。

符合上述條件之病友，可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感，少數病友會有些微噁心或疲倦感，為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應，需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下，完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案。

• 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

• 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

• 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力，還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示，只要在出現症狀後的 5 天內投藥，可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險；如果是3天內投藥，則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險，所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

• 新冠治療藥物比較表：

免疫低下病友需有更多重的防疫保護，除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外，按時接種COVID-19疫苗，仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患，應主動諮詢醫師，經醫師評估用藥效益與施打必要性。

1969年7月20日，阿波羅 11 號登月小艇離開地球表面。指揮官尼爾•阿姆斯壯 (Neil Armstrong) 是第一個踏上月球表面的人，因為這句話聞名於世：「我個人的一小步，卻是人類的一大步。」

科技的真諦

手中握著行動電話，你掌握的科技，比 1969 年美國太空總署提供給第一位登陸
月球、從月球返回地球，並且在月球漫步的阿姆斯壯還要多。以現在的眼光來看， 1969 年的太空科技很老舊，但是以當年水準，這樣的科技卻讓人類迎接探索外太空的挑戰。

運用科學來設計有用的東西並解決問題， 就是科技。科技可以是「解決問題」與「如何解決」的合體。想想手中的行動電話：世界上從來不曾有過這樣的發明，直到 1973 年。

如何應用科學原理製造產品，同樣也是問題。電信裝置製造商摩托羅拉公司，利用實室把實用的原理化為行動，設計出發展行動電話的過程以及終端產品。這些都是科技。

關於科技，還有一個關鍵點：科技不限於高科技產品。有些科技與新型電腦相較， 看起來並不尖端，卻也是科技，「可以喝的書」(Drinkable Book) 就是經典範例。在開發中國家，這項產品提供人們安全飲用水的資訊。該書的紙張就是濾紙，可以直接過濾水源，據稱能夠減少水源中百分之九十九以上的細菌。這項科技產品用不到電力，也用不到電腦。

所以什麼才可以叫做「科技」？

如何定義科技呢？以下是科技的幾個特徵：

• 利用科學的過程、終端產品，或是過程與終端產品。
• 解決問題。
• 有用途的成果，例如尖端科技改善人類與其他生物的生活品質。
• 將理論知識付諸實際用途。有了科技，知識不僅是理論，還能化為行動。

開創嶄新科學方法或材料的，就是高科技，通常牽涉到電腦科技或電子科技。通訊專家馬丁•庫柏 (Martin Cooper) 發明行動電話，就是開創高科技。這項科技解決了問題，以創新及實用的方式，運用已知的科學與電子學知識，讓人類享有更安全、更便利的生活。

文藝復興還沒有過時

在達文西的年代，紙張與造紙等過程都可稱為科技。時至今日，從回收資源中得到紙張，也是科技。根據科技的定義，再生紙的生產符合科技條件：

• 將使用過且可回收的舊紙製成新紙的過程，需要運用科學。
• 再生紙解決了幾個體積問題。你曉得嗎？美國一天所丟棄的紙張重量，居然比 250 萬個相撲選手體重加起來都重。這樣的紙量，相當於大約 81.5 萬棵松樹的紙漿量。
• 再生紙本身就是全新有用的產品。因為紙張資源回收，人們不必再砍伐森林來取得紙漿。再生紙是一種解決方案，對家庭、學校、圖書館與企業都有幫助。
• 回收紙張的過程，必須實際運用已知的科學，這種運用方式讓大家受益；真是實用。

達文西總是竭盡所能，在紙張盡量多寫、多畫。由達文西的習慣，可以推測他一生當中，紙張一直都是重要且珍貴的科技。從他的筆記本挑幾頁，發現材質是亞麻，且可以追溯到 1508 至 1512 年。

松樹林提供野生動物棲所、保持大地水分，並且讓土壤健康。同樣的場景，少了松樹，試問可堪想像嗎？要有紙可用卻不伐木，紙類回收是選項之一。

造紙的原料有那些？

1494 年左右，另一位義大利人法蘭西斯科•馬力亞·葛拉帕多 (Francesco Mana Grapaldo) 誇耀義大利紙張的高品質。他這樣描述義大利的造紙科技：「現在我們用破舊的亞麻布或麻布來造紙。」文藝復興時期的義大利造紙工匠發現：質地強韌的麻類植物與亞麻，可以製造強韌的紙張——這樣的紙張流傳數百年，因此達文西的筆記能夠傳世不朽。

時至今日，500 多年過去了，紙張的材質仍然包括麻類植物與亞麻，也包括棉花、黃麻、竹子，當然還有木漿。除了上述材質，也可以採用海藻、香蕉樹漿、花朵與雜草。這些材質有什麼共通點呢？它們都是植物。植物幾乎都可以用來造紙，這是因為纖維質的關係。你的骨骼支撐著身體，纖維質也支撐著植物。

想像一下，纖維質到底是什麼模樣？想像一把長長的、尚未烹煮的義大利麵。同樣的，纖維質也是由葡萄糖（單醣）鏈形成的長條分子構成。從植物抽取出來的纖維質，就像長、韌、黏的白色絲線——最強韌的紙張就是這樣做成的。

造紙也是一門藝術

造紙的時候，必須將纖維搗爛，讓纖維變成紙漿。不過，纖維的分子依舊緊密結合！這是什麼道理呢？因為纖維質由葡萄糖組成。

葡萄糖是食用糖的常見成分，也是大部分植物性食品的成分。根據科學家的歸類，葡萄糖屬於碳水化合物。如同碳水化合物的字面意思，這種化合物由碳、氫與氧組成。你掌握這個資訊，審視纖維質的角度就如同化學家與生物學家囉！

纖維質要怎麼變成紙張呢？這時就需要科學家加入了！事實上，你在造紙的過程裡，也身兼科學家、藝術家與工程師的角色。現在就開始造紙，以回應當今的問題——需要回收以及重新利用紙張的問題。手工造紙完成後，等於同時實踐了科學藝術！

紙張纖維質的長度與強度，決定紙張品質。處理不同類型紙張，可以感受不同的強韌程度。品質愈好的紙張，纖維質的長度愈長。紙張回收愈多次，因為製成紙漿的次數愈多，強韌度也愈差。一張紙大約可以循環使用七次。

「飛向宇宙，浩瀚無垠！」這是玩具總動員裡巴斯光年的經典台詞，當巴斯說著他在太空的種種光榮事蹟時，你是否幻想過自己到外太空生活的樣子呢？人類在外太空的是怎麼生存的呢？身體會不會被改變呢？

在國際太空站 （ISS） 工作的美國太空人史考特 （Scott Kelly） ，或許可以告訴你答案！

史考特擁有一個待在地球的雙胞胎兄弟馬克凱利（Mark Kelly），當他結束太空站一年多的任務，科學家比對了兩人的基因和身體狀況，發現史考特不但骨質密度降低了，連體內的DNA、端粒（Telomere）、腸道微生物相都變得很不一樣！

除此之外，史考特也表示他的雙腳痠痛不已，回到地球 3 個月後，仍然沒有完全恢復，嚴重時，甚至無法到公園散步。

這還只是在「太空站裡」生活的結果唷！如果史考特在太空站外面工作呢？會不會像《 JOJO 的奇妙冒險》中的卡茲一樣，當他被射到大氣層外後，被宇宙的環境溫度凍結身體，而化為礦石與生物之間的生命體，永遠在宇宙中徘徊呢？

畢竟對於地球生物而言，一旦少了太空站的保護，等於暴露在一個充滿紫外線輻射、真空、溫度波動範圍大的環境，到處都是生命威脅啊！

這項有趣的研究已經登上了頂尖期刊《Science》，讓我們開始深思，太空旅行可能沒有我們想像的那麼美好，同時帶給人體極大的負擔。想要到地球以外的地方生存？也許我們的身體需要更多的訓練或是改造。

此時，科學家也開始把地球的各種生物丟到外太空去，仔細觀察這些地球生物是否會產生奇～妙～的變化。

出發吧！地球生物的先鋒部隊！

2015年，科學家們將「抗輻射奇異球菌」放到了太空站外，一年過後，他們驚奇的發現，這種細菌不只活著，竟然還活跳跳的！

抗輻射奇異球菌（Deinococcus radiodurans）是一種對輻射有免疫力的地球細菌，可以在極端環境中生長、繁殖，承受人類致死劑量的 1500 倍輻射，與蟑螂無法抵抗的 15 倍輻射。

當時，有國際團隊在日本實驗太空艙 （The Japanese Experiment Module）^註1外進行 Tanpopo 任務，為了測試這些頑強的細菌，科學家將他們脫水後，送往國際太空站外的特殊平台^註2，讓抗輻射奇異球菌暴露在外太空的環境之中。

這個平台僅有非常非常微弱的保護措施：一扇可以阻擋波長低於 190 奈米紫外光的玻璃窗，透過這個玻璃窗，科學家模擬了行星保護 （planetary protection）（註3）的情況，就像讓細菌待在其他星球大氣層裡面一樣（例如火星大氣層，即會吸收波長低於190-200 奈米的紫外線輻射）。

回來之後，咦？你怎麼長得不太一樣！

經過一年的輻射、極冷又極熱的溫度變化以及無重力環境的摧殘後，科學家終於把這些可憐的細菌樣本從低地球軌道 （Low Earth orbit, LEO）^註4 接回地球，和在地球上生活了一年的同種細菌樣本（也就是對照組）作比較。

科學家指出，與對照組相比，雖然從 LEO 回來的細菌樣本存活率低了許多，但存活下來的似乎都「還不錯」。

此外研究者也發現，回到地球後開始恢復的細菌們，表面覆蓋著一些囊泡（vesicles） ，而且某些蛋白質和 mRNA 變多了，尤其是那些負責調節及運輸功能的蛋白質和 mRNA ，更明顯！

雖然研究團隊還不確定這些囊泡是怎麼來的，但他們認為這也許就是細菌在太空環境存活下來的關鍵。

研究者在論文裡表示，囊泡化可以視為細菌面對生存壓力的一種反應，引發多種修復細胞的機制，將造成壓力的物質移走，以增強生存能力。

除此之外，外膜的囊泡也可能包含一些蛋白質，它們對營養獲取、毒素運輸等很重要，也能夠活化暴露在太空後的抗性機制，幫助修復損傷的 DNA。

在地球外生存，或許不再是「腦洞大開」

研究結果表示，當細菌暴露在太空環境時，可能會誘導它們重組細胞裡代謝反應與調節的分子，其中，抗輻射奇異球菌能夠長期生存在沒有波長低於 200 奈米的紫外線的環境中，例如具二氧化碳大氣層的火星。

「這類型的研究幫助我們更了解生命在地球外生存的機制及過程，擴展了我們在外太空的惡劣環境生存與適應的認識。」維也納大學生物化學家 Tetyana Milojevic 說。

研究團隊也表示，像抗輻射奇異球菌這樣具有高效分子反應系統的生命，也許可以在外太空中存活更久，甚至是到更遠的地方去。

看來是很有成為 JO 級生物的潛力啊～（誤）

註解

1. The Japanese Experiment Module，簡稱 JEM，又稱 Kibo ，是日本航空局在國際太空站 （ISS） 上的第一個人類太空設施，用來進行天文觀測及科學實驗。
2. 此平台稱為 Exposed Facility，是國際太空站 （ISS） 的一個特殊設計的平台，位於加壓艙外，暴露在太空環境中。
3. 行星保護 （planetary protection） 指的是設計行星飛行任務的指導原則，目的在於保護天體免受地球生命樣本的污染，並保護地球免受其他天體的污染。
4. 低地球軌道 （Low Earth orbit, LEO），是相對靠近地球表面的軌道，通常處於不到 1000 km 的高度，但可能高出地球 160 km 。與其他軌道相比雖然較低，但仍遠高於地球表面。也是國際太空站 （ISS） 使用的軌道。

參考資料

1. Ott, E., Kawaguchi, Y., Kölbl, D., Rabbow, E., Rettberg, P., Mora, M., … & Milojevic, T. (2020). Molecular repertoire of Deinococcus radiodurans after 1 year of exposure outside the International Space Station within the Tanpopo mission. Microbiome, 8(1), 1-16.
2. 國際太空站 (International Space Station)：Kibo Laboratory
3. The European Space Agency (ESA)：Low Earth orbit
4. This bacterium survived on the outside of the Space Station for an entire year
5. Garrett-Bakelman, F. E., Darshi, M., Green, S. J., Gur, R. C., Lin, L., Macias, B. R., … & Piening, B. D. (2019). The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science, 364(6436).
6. 週日閱讀科學大師系列講座：抗輻射奇異球菌（Deinococcus radiodurans）