【物理史中的十月】1967 年 10 月 13 日:卡斯特勒(Alfred Kastler)在《科學》評論他的諾貝爾獎赫茲共振的研究

當我們想到雷射的發明時,必然會回溯到愛因斯坦 1917 年的論文。在論文中愛因斯坦首次提出,一個光子誘發一個處於激發狀態的原子去發射另一個光子,這種受激發射的可能性。在雷射中,當受激原子在快速的連鎖反應中放射光子,會產生相干光束。然而,很少有人會記得一位阿爾薩斯物理學家卡斯特勒(Alfred Kastler)的貢獻,他在赫茲共振(使用微波或無線電波去激發磁場中的原子,進入今日物理學家稱之為超精細結構的低能階)方面的研究,在雷射後續的發展中扮演了關鍵性的角色。

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盛夏中再談科學

今年的盛夏,除了炎熱天氣,又有疫情隱然威脅,益添世人不安感受。初夏的熱潮過去,量測的溫度還是創了新高,地球暖化再成關注焦點,也再有速謀解決之道的呼聲,面對還在蔓延升高的疫情,則殷殷寄望於疫苗的早日發展成功,可說都是科學救世的思維。過去也曾提過,今日我們認知外在環境的問題,多是近代科學的視野,什麼是近代科學的視野?簡單的說,可歸之為「設定標準、測定問題、建立因果、尋求解方」。回顧過往人類早期歷史的自然哲思,多訴諸直觀感受,人類由自然哲思走入科學,正是摒棄了面對外在認知的直觀感受,因為直觀感受因人而異,「不客觀」也「不準確」。

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【物理史中的九月】1910 年 9 月 15 日:午夫(Theodor Wulf)發表宇宙輻射的第一個證據

宇宙線的正式發現要歸功於奧地利物理學家赫斯(Victor Hess),他也因此獲得 1936 年諾貝爾物理獎。然而,正如科學界常有的情形一樣,也有許多和赫斯同時期的科學家對此發現做出重大的貢獻,其中包括一位名叫午夫(Theodor Wulf)的德國耶穌會牧師物理學家。

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【關於 COVID-19 的這大半年】免疫系統?也不是省油的燈!

英國倫敦 The Francis Crick Institute 與 Guy’s and St Thomas’ NHS Foundation Trust 研究機構,在 Adrian Hayday 博士與 Manu Shankar-Hari 主導下,希望能夠藉著免疫學研究與臨床前線的聯手合作,對 SARS-CoV-2 相關的免疫反應,好好檢視一番。COVID-19 的症狀因人而異,而且個體之間差異很大,再加上族群、年紀、性別、還有個體原本的健康狀況都可能對病情發展有舉足輕重的影響。考量於此,研究團隊在研究設計上,決定把研究目標定在找出免疫系統的作戰「主軸」。這是什麼意思呢?

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【關於 COVID-19 的這大半年】SARS-CoV-2 的拗「毒」絕活

目前,對於 SARS-CoV-2 的感染策略,我們也已經有了大致的了解。一言以蔽之,SARS-CoV-2 所挑上的下手對象,是宿主細胞表面的第二型血管收縮素轉換酶(ACE2)蛋白質。而綜觀人類呼吸系統邊上排排站哨的細胞群,不少細胞表面都表現了ACE2 蛋白質。像是纖毛狀鼻腔黏膜上皮細胞,就表現了滿滿的 ACE2 蛋白質。除此之外,雖然表現量不及鼻腔黏膜上皮細胞,但纖毛狀枝氣管上皮細胞、還有第二型肺泡細胞上,也都能夠找到 ACE2 蛋白質的蹤跡。主挑 ACE2 蛋白質下手的 SARS-CoV-2,似乎也就不難推斷,其屬性算是呼吸道病毒。

小偷有撬鎖之絕,而 SARS-CoV-2 撬開 ACE2 的絕活,就在病毒表面的棘狀蛋白(spike protein)上。

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【關於 COVID-19 的這大半年】咆問疫從何處來

仰仗著基因定序技術的發達,這一次在疫情爆發之後,科學家很快地驗明了 COVID-19 是全球大流行的始作俑者。世界衛生組織也將這正身,正名為SARS-CoV-2 病毒。可惜,相應的後續措施,在如今事後諸葛的上帝視角來看,卻不盡如人願。
SARS-CoV-2 雖新,其所身屬的冠狀病毒科(Coronaviridae)在人類史上可是出沒已久。與其有關的研究,甚至可以追溯到 1930 年代。除了SARS-CoV-2,同樣致命地還有 SARS-CoV(嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒)、以及 MERS-CoV(中東呼吸症候群冠狀病毒),分別在 2002 與 2012 的時候禍患於世。另外還有四種冠狀病毒可以感染人類,包括了 HKU1、NL63、OC43、還有229E ,但這幾種病毒比較小咖,感染後的症狀相較前面三種,要輕微許多。

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【物理史中的八月】1934 年 8 月 15 日:巴頓(Otis Barton)和比柏(William Charles Beebe)在球形深海探測器所創下的世界紀錄

1934 年8月15日,比柏和巴頓成功地乘潛水球下到 3,028 呎,過程創下世界紀錄。此紀錄一直到巴頓於 1949 年乘坐他取名「底部」的新球型海底探測船潛水後才被打破。

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間質幹細胞療法為重症 COVID-19 的治療開啟一道曙光

間質幹細胞(MSC)具有顯著的抗發炎和免疫調節的能力,這是MSC在臨床試驗最重要的焦點,可於體外培養的特性顯示其應具有更廣泛的應用範圍,可用的醫療用途仍在持續開發中,目前已嘗試用來治療COVID-19。儘管MSC研究領域的不斷擴大和發展,已可在各種臨床環境試驗使用MSC進行細胞治療,但仍應謹慎評估病人的需要、治療利益及潛在風險,並觀察預後情況,而恩慈療法正可提供一個COVID-19重症患者的可能治療選擇。

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基因編輯技術 CRISPR 可以對抗 COVID-19?

COVID-19的大流行凸顯在無有效疫苗及治療藥物的情況下,發展新興抗病毒方法的重要性。已有研究顯示基於CRISPR/Cas13策略的人體細胞的預防性抗病毒CRISPR(PAC-MAN)可以在細胞培養中有效抑制SARS-CoV-2,藉由設計和篩選標靶作用於病毒基因體保守區域的CRISPR RNA(crRNA),可以有效標靶作用並切割 SARS-CoV-2的RNA序列,顯著抑制病毒生長,生物資訊的分析結果則顯示有6個crRNA可標靶作用超過90%的冠狀病毒。若能解決傳遞工具選擇及安全性顧慮的問題,PAC-MAN有可能成為對抗COVID-19的有效策略之一。

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【關於 COVID-19 的這大半年】檢驗上的兩三事

轉眼間,2020 年夏天就這樣來了。大半年裡,「嚴重特殊傳染性肺炎」COVID-19 (亦稱武漢肺炎)的疫情席捲全球,如今依然張狂。而台灣,像個世外桃源。接下來,在這一系列專題裡,我們就一起來討論這大半年裡,在臨床與研究前線上,我們對於這惡名昭彰的 COVID-19 與罪魁禍首 SARS-CoV-2,各界專家窮盡心力所慢慢搞清楚(或是還沒弄明白)地這些那些事吧。讓我們一起來以疫情為基,好好地討論免疫學吧!

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當世界開始強調個人衛生:從 COVID-19 看強迫症狀

印度學者Debanjan Banerjee提到,因應個人衛生的建立,許多國家的官方或是民間組織、媒體,都無不努力宣傳戴口罩、保持社交距離與勤洗手的重要性,然而對具有強迫症(Obsessive compulsive disorder)的患者而言,這些措施很可能有負面影響。

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【物理史中的七月】1915年7月:布拉格(William Lawrence Bragg)奉命發展偵測火砲的聲波測距

第一次世界大戰期間,在發展出利用話筒收集大砲射擊的轟隆聲,叫做聲波測距的技術之前,英軍一直很難精確找出敵軍大炮的位置。發展此技術的團隊領導人是一位名叫布拉格(William Lawrence Bragg)的新科諾貝爾獎得主。

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新模型有助修正群體免疫門檻

碰到傳染病大流行,全世界都緊鑼密鼓與時間賽跑研發疫苗,究竟何時病毒才能得到控制?那一種防疫政策才能有效防止疾病擴散?過去流行病學家認為,當全國或該地區約 60%的人口對病毒免疫,就可以打斷病毒傳播的循環,達到所謂的群體免疫 (herd immunity)。新研究模型加入了年齡與社交活動因子,發現群體免疫所需人口數則為43%。

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開發CRISPR 居家檢測平台對抗COVID-19

由COVID-19引起的全球大流行已顯示缺乏有效的治療藥物及預防疫苗,對疫情及疾病的管制十分不利且困難,所以準確並快速的診斷工具對於傳染病的早期識別和治療至關重要,有助及時實施感染控制,並改善臨床護理和公共衛生措施以阻止疾病傳播。CRISPR已被成功開發作為基因編輯(gene editing)的工具,廣泛應用於生物體的基因改造,當前並開發用於新興傳染病的快速核酸檢測,深具潛力作為COVID-19居家檢測的平台。

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造血幹細胞具免疫記憶,為COVID-19疫苗開發鋪路?

造血幹細胞可以分化出各種血球,對人體兼具保護和治療的功能。最近的研究顯示經過教育的造血幹細胞可產生先天性免疫作用,還有免疫記憶的能力,而且這種免疫記憶具有廣泛的保護作用,並不限於最初接觸的病原體。此外,可誘導先天性免疫記憶的卡介苗也作用於造血幹細胞,這種疫苗也正在進行研究以測試其對COVID-19的有效性及安全性。因此,這些研究成果應有助於COVID-19疫苗的開發。

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