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科學人 3月號/2020 第217期

  • 雜誌名稱:科學人    新功能介紹
  • 刊別:月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 封面標題:新冠病毒來襲:台灣生醫界緊急動員
  • 出版日期:2020/03/01
  • 定價:280
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封面故事

對抗新冠病毒  台灣科學家串連行動

妥善運用SARS經驗、現有資源與技術,便能從困境中找出抗疫契機。

撰文/陳其暐 攝影/王竹君

新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)所引發的嚴重特殊傳染性肺炎(舊稱武漢肺炎)疫情爆發至今,全球確診人數累積近八萬,死亡案例突破2000。誰也未能想到,1月初從中國武漢華南海鮮市場周遭傳出的零星不明肺炎案例,會演變成一場前所未見的危機。
當病例急速增加時,中國政府緊急封城,卻未能阻止病毒持續擴散,匆匆離開武漢的人們,也把病毒帶向更遠的地方,透過火車、飛機、郵輪等大眾運輸工具,宛若連鎖反應,在泰國、日本、新加坡、越南等鄰近國家相繼出現確診病例。
台灣也不例外。從武漢回來的台商、造訪過中國的遊客、甚至是沒有旅遊史的人,都出現了確診病例。政府早已開展了一連串防疫措施,例如宣佈口罩管制出口、成立防疫指揮中心、延長學校寒假、暫緩中國籍人士入境,同時對返台的疑似個案進行居家隔離或居家檢疫,力求防範任何可能的疫情擴散。
但仍難以完全抵擋病毒滲透,2月16日,一名不具出國旅遊史的白牌計程車司機,因載運浙江台商而感染新冠病毒,不幸成為台灣首名死亡案例。而此時全球因新冠病毒死亡的總人數,早已超過2003年讓台北和平醫院封院的嚴重急性呼吸道症候群(SARS)疫情。
早在2月4日,就有一群科學家在台北舉行閉門會議,研討學界該如何合作才能快速串聯產官學界、發展病毒快篩、血清、臨床用藥、疫苗等可行方法。這20多位學者分別來自於國家衛生研究院、國防醫學院、中央研究院、台灣大學、清華大學、科技部、衛生福利部疾病管制署等,也有來自產業界的專家。他們集結在此的目的只有一個――發揮台灣科學家最大的力量,幫助台灣抵禦來勢洶洶的新冠病毒。
會議後隨即舉行記者會「對抗武漢肺炎 台灣科學家串連行動」,向大眾分析現階段對抗病毒的方針,以及可能遭遇的困難。《科學人》雜誌總編輯李家維擔任此記者會的主持人,他的開場白似乎已為人類面對疫情時的無力下了註解:「面對快速蔓延的疫情你必須悲觀,因為我們不曉得未來的日子怎麼過。」
日前台灣大學化學系助理教授徐承志提出科學模型,預測感染人數可能在2月底達到高峰,但也有其他學者認為3、4月才會來到高峰。無論如何,在這場風暴平息之前,人們至少還得抗戰好幾個月。流行病學專家、副總統陳建仁也公開表示,新冠病毒未來可能會演變成類似流感的模式,成為「持續存在、週期循環」的傳染病。
不過就在1月30日,台大醫院成功分離出新冠病毒,朝藥物與疫苗研發之路邁進一步。「生命不必然會找到出路,無數已滅絕物種即為明證,但仰仗科學,人們或可克服這難關。」李家維如此說道。他身為科學家,堅信至今累積的科學知識與過去對抗SARS的經驗,能幫助人類突破困境。

從SARS到新冠病毒
事實上,SARS病毒與新冠病毒都是冠狀病毒的一員,具有相似的RNA序列。這兩種病毒可能都源自蝙蝠,在偶然之下從動物傳播到人類,再經由突變演化,變成人傳人的型態。
冠狀病毒看似奇特,但其實普遍存在於自然中,有2~3成的感冒是由這類病毒引起。不過新冠病毒之所以如此棘手,原因在於它是一種新發現的病毒,目前沒有特效藥可供治療,而且感染後的潛伏期長達14天,約2%的致死率也比一般的流行性感冒高。面對這個從未見過的敵手,人類究竟該怎麼做?
遙想2003年SARS疫情爆發時,初遇SARS的科學家在充滿未知的情況下,只能利用症狀(發燒、咳嗽)、旅遊史來判定病患是否為疑似病例,並請民眾採取居家自主健康管理來防止疫情擴散。在確認病原體是SARS病毒後,科學家便利用反轉錄聚合酶連鎖反應(RT-PCR,可大量複製特定核酸片段的技術)來檢驗病患體內是否有病毒。在標準療法尚未出現之前,台大醫院就曾以老藥新用策略,使用既有的RNA病毒抑制藥物來治療病患。
經此一役,台灣學習到面對緊急疫情時如何正確應變並找出解方。因此新冠病毒來襲時,台灣已比當年面對SARS時反應更快,但眾多醫療人員仍在崗位上戰戰兢兢,因為新冠病毒的傳染力更勝SARS。SARS只有在發燒時才具傳染力,新冠病毒患者在症狀尚輕時就能透過呼吸道飛沫或分泌物傳播病毒,防堵難度更高。

病毒檢驗是首要任務
面對傳播如此迅速的傳染病,如何縮短檢驗病患的時間以防止疫情擴散,成為對抗新冠病毒的重點。目前醫療院所診斷疑似案例是否感染新冠病毒的方式,主要也是使用RT-PCR檢驗人體內是否有新冠病毒的核酸序列。
當前能夠以RT-PCR檢驗新冠病毒的單位,有台大醫院、長庚醫院、榮總等疾病管制署所指定的檢驗機構。身為第一線面對病患的醫療人員、台灣大學醫學系主任盛望徽分析RT-PCR檢驗現況:「RT-PCR在實驗室裡大概需2~3小時,前面的採檢、問診需要半小時到一小時,後面傳送報告的時間約需半小時。」也就是醫生在早上送出病患檢體,中午才會得到結果,如果病患不是在指定檢驗機構檢查,甚至得花上24小時。
隨著台灣越來越多疑似病例出現,耗時較長的RT-PCR流程無形中也增加醫療人員的壓力,因此若有專家協助開發如檢驗流感的快篩試劑,便能第一時間獲得確診結果,不但能紓解醫療院所的工作量,也能及早治療病患。
2月初,陽明大學、交通大學與台北榮民總醫院組成榮陽交研發聯盟,把研發快篩試劑做為主要任務之一。在檢驗試劑開發方面具有豐富經驗的安盛生科技術長陳彥宇認為:「若能從病患體內篩選出合適的抗體,便能發展有效的快篩檢驗試劑,10~15分鐘就能得到結果。」但他也坦承,發展快篩檢驗試劑並不容易:「最大的困難是,這些傳染病的樣本被高度管制,可能只有疾病管制署等單位比較容易取得。」2016年安盛生科在開發登革熱與茲卡病毒相關的檢驗方法時,便碰到了同樣的問題。
但如果結合SARS的過往成果,可能有助於解決現況。國家衛生研究院副院長司徒惠康回憶:「2003年國家衛生研究院曾經和國防醫學院預防醫學研究所合作,產製對抗SARS的單株抗體。」新冠病毒與SARS基因序列十分相似,所以這批抗體可能也具有辨識新冠病毒的能力。若能配合台大醫院從病患檢體成功分離出的新冠病毒,將有助於開發快篩檢驗試劑。
開發快篩檢驗試劑固然重要,但是其研發過程較為冗長,需要時間來驗證準確性,中央研究院基因體研究中心研究員馬徹認為:「目前這個階段,確診更重要。」在開發出快篩檢驗試劑之前,RT-PCR仍是精確且無可取代的重要檢驗工具。

現階段的治療方法
然而,新冠病毒病患確診後,由於缺乏藥物治療,只能採用支持性療法,仰賴病患本身的免疫力來自行痊癒。現階段如何加快尋找具有潛力的治療方法?
過去SARS時期,醫療院所就曾有使用人的血清而成功治癒病患的案例,但人的血清製備速度較緩慢,如果有大量且緊急的需求,可考慮利用馬匹生產含有治療性抗體的血清。國家衛生研究院感染症與疫苗研究所的生物製劑廠每年都會固定生產用來治療蛇毒的馬血清,已是非常成熟的技術平台,將可快速轉型用來對付新冠病毒。但國家衛生研究院感染症與疫苗研究所研究員劉士任強調:「重點是要找到對的抗原來誘發對的抗體,而且研發過程可能需要6~8個月。」後續還需從其他單位獲取病毒樣本,來證明馬血清的可行性,並在法規單位的認可下,加速馬血清的生產過程。相對於一般新藥動輒10年以上的開發時間,馬血清有機會一年內就開發完成。
國家衛生研究院生技與藥物研究所研究員徐祖安則建議,可採取老藥新用策略,在既有藥物名單中篩選具有對抗病毒能力的藥物。2月初研究人員發現,美國藥廠吉利德科學(Gilead Sciences)原本為伊波拉病毒所開發的藥物「瑞德西韋」(Remdesivir),對於遭新冠病毒感染的患者可能具有療效。台大醫院也與該公司達成合作協議,若有病患急需治療,便可透過「恩慈條款」申請使用瑞德西韋,也就是在國內尚無有效藥物可治療時,允許讓病人使用尚未核准上市的藥物。
 

編者的話

是蝠?是禍?
撰文/李家維

五福臨門,我在家裡的玻璃門上刻了吉祥圖案,那是華人追求的終極境界:長壽、富貴、康寧、好德和善終。蝠即福,儘管長相怪異、面露凶光,親友們見了也會心一笑,倒是洋人訪客常狐疑一問,何以鍾情這暗夜幽靈?
6億年的動物演化史中,有四個類群陸續飛上天,征服了空域,分別是4億年前的昆蟲、2億1600萬年前的翼龍、1億5000萬年前的鳥類和5200萬年前的蝙蝠。原始的蝙蝠沒有顯著的大耳骨,應是日行性動物,待演化出聲納系統之後,才得以遁入夜空。暗夜無色,當然絕大多數的種類體色尚黑。我在越南的胡志明市,偶得一罕見的彩蝠標本,遂珍藏置之樓梯燈下,每回上樓抬頭即見福,自娛之。
現生的5000多種哺乳動物中,蝙蝠是大宗,有近1300個物種。牠們溫血、活動力強,因之食量大,昆蟲、花果是主食,只有三種是令人嫌惡的嗜血者。蝙蝠是生態系中的要角,既是植物的授粉者也是播種者。以非洲草原的猢猻樹為例,它是無數動物棲息所繫,但唯靠蝙蝠為其授粉,缺之即毀。人類的農業亦深倚蝙蝠捕食害蟲,大幅減少農損和農藥施用,光為美國的作物就貢獻了30餘億美元的年度產值。然而牠們的棲地正遭受快速破壞,已有1/3物種的生存受到威脅。
蝙蝠亦可入藥,主治久咳,對慢性支氣管炎有顯著療效。去毛、除內臟後,浸酒一夜,再塗以黃精,炙乾即可用。另外,能活血消積、清熱明目的「夜明砂」,就是蝙蝠的乾糞。為了廣蒐中藥標本,我曾赴廣西的玉林藥市,在一專賣動物藥材的鋪子裡,找到了現已少見的炙乾蝙蝠和醋穿山甲。後者是把穿山甲鱗片拌砂熱炒,再浸醋、曬乾,說是有通經下乳、消腫排膿之效。既是野味,又可藥用,捕殺之下,全球八種穿山甲都處於滅絕邊緣。過去10年,約有100萬隻穿山甲遭盜獵,山林裡還能有多少活口?
2020庚子年初,全球陷入新冠病毒之禍,人類前景堪虞,源頭直指已被逼入生態死角的蝙蝠和穿山甲。知識有助避災,期盼大家讀了本期《科學人》雜誌的特別企劃「新冠病毒來襲 台灣生醫界緊急動員」,也該認真思考人與野生動物的共處之道。
 

雜誌目錄

NO.217 2020年3月號
【關於封面】今年春天不平靜,「新型冠狀病毒」侵襲人類社會,橫掃全球。在圖片中,我們清楚看見它表面佈滿棘蛋白,形似皇冠的樣貌。台灣科學家群策群力,準備長期抗戰,摘下它的皇冠。

特別企劃
23  新冠病毒來襲 台灣生醫界緊急動員

24  對抗新冠病毒 台灣科學家串連行動
文╱陳其暐
妥善運用SARS經驗、現有資源與技術,便能從困境中找出抗疫契機。

28  開放科學平台加速病毒研究
文/陳其暐
中央研究院院長廖俊智希望透過「開放科學」的精神,促進全台科學家攜手合作,以達成艱難的抗疫任務。

30  科學家和你站在防疫線上
文/呂怡貞
國家衛生研究院副院長司徒惠康表示,過去對抗SARS以及在生物製劑研發和產製的經驗,都成為國衛院累積的研究能量,在這場新冠病毒之疫中,加速克敵利器的發展。

32  尋找抗病毒解藥
文/徐祖安
先了解病毒特性再攻其罩門,老藥或新藥都有機會用於對抗新冠病毒。

34  通寧水中的靈丹妙藥
文/王慧菁
氯化奎寧曾是抗瘧疾特效藥,現今則用於癌症領域,它能對抗冠狀病毒嗎?

36  疫苗研發難在哪?
口述/胡哲銘  整理/李詩慧
疫情爆發後,研究人員在加快疫苗研發速度時,必須優先考量安全性和保護效力。

38  新冠病毒知多少?
文/林慧珍
它利用「皇冠」特徵征服了其他物種,卻也可能是最大弱點。



天文學
44 銀河系的寂寞孤島
文/沙爾夫(Caleb Scharf)
如果有外星生命在銀河系裡四處旅行,但一直沒造訪地球,其實一點也不足為奇,因為地球可能位在孤立的區域內。

醫學
52 達爾文式制癌法
文╱葛雷郭里(James DeGregori)、蓋騰比(Robert Gatenby)
演化與天擇理論,啟發了腫瘤科學家發展治療與預防癌症的全新策略。

經濟學
58  無法逃脫的經濟賭場
文/博格申(Bruce M. Boghosian)
物理學家和數學家發展出一種簡單模型,以前所未有的準確度模擬現代經濟制度中的財富分配,發現自由市場正是貧富差距的根源!

神經科學
66  機器能否追憶逝水年華?
文/柯霍(Christof Koch)
我們有生之年就可以見到和人類能力相當的人工智慧。但是它們能不能有意識地感受這個世界?

地球科學
72  火焰龍捲風
文/福瑟弗(Jason M. Forthofer)
美國歷年來的森林大火引發罕見卻致命的火焰龍捲風,為了預測其出現的時間和地點以即時發佈警報,科學家致力於實驗室模擬與野地調查。

保育
80  內戰結束 保育開始
文/納維爾(Rachel Nuwer)
哥倫比亞長達50 年的戰火終於停歇,打算憑藉生物多樣性發展綠色經濟。



科學人觀點
6  療癒地球,生態與科技的轉換行動 文/曾志朗

總編輯的話
8  是蝠?是禍?  文/李家維

10  讀者論壇

12  科學人新聞
巨大的原子雲|用二氧化碳合成塑膠原料|無人機探尋生還者|鳥群的相變|凶狠昆蟲以小博大|向原住民學土地管理|你信任機器人嗎?|一覽世界科技進展|追溯抗藥性菌株的源頭|更安全的止痛藥

形上集
40  我最喜歡的科學知識  文/高涌泉

教科書之外
42  莫納德的終極挑戰  文、圖/陳文盛

網上世代
43  長壽的作業系統  文/莊庭瑞

專家看新聞
90  假公開,真除罪  文/羅森柏格(Andrew Rosenberg)

科學佐以詩文
91  數學絮語  文/格雷宣(Jennifer Gresham)

健康與科學
92  心臟手術還是少做為妙  文╱華立斯(Claudia Wallis)

新創未來
93  擴增實境,玩真的  文/羅許(Wade Roush)

科學焦點
94  期刊論文不能盡信  文/歐瑞斯克斯(Naomi Oreskes)

反重力思考
95  蟲蟲的生存危機  文/米爾斯基(Steve Mirsky)

生物手記
96  線蟲殺手──寡孢節叢菌與星孢旋桿菌  文/阮聖茜、陳啟予

科學人書摘
100  故事與我  文/摘自《敘事本能》

圖表會說話
104  無肉漢堡健康嗎?  文╱菲謝蒂(Mark Fischetti)

編輯部的抽屜
106  新冠病毒不可怕  文/老編
 

內容簡介

《科學人》雜誌-全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎!身為全球科普雜誌的第一品牌,《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢,除生命演化及天文奧秘的探索外,也包括成就未來經濟創新的各種工具:「NBIC,Nano-Bio-Info-Cogno(奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技)」,及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外,台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上,藉由淺顯易懂的編輯呈現方式,帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年!15年來,在「廣」的方面,《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究;而在「精」的方面,《科學人》推出15週年特別獻禮:「博學誌」系列文集,滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問,時間為何物?(2016/9/20全新出版) 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦(2016/10/20修訂版)  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美(2016/11/20修訂版) 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活(2016/12/20全新出版) 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為(2017/1/20全新出版)金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀

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