科技報導

肝硬化的新療法─骨髓細胞之肝臟再生療法

肝硬化的新療法─骨髓細胞之肝臟再生療法
國立成功大學生命科學研究所蔡宗樺編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:培養自己骨髄細胞による低侵襲な肝臓再生療法が臨床研究開始へ

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肝硬化圖片。 說明:藍色為纖維性組織( 來源:維基百科)

肝臟會因為某些原因而產生病變,例如酗酒、肥胖或感染肝炎病毒等。若因生活習慣而導致的肝病,通常可藉由改變生活習慣來改善;若因感染病毒而造成的肝炎,則可藉由抑制肝炎病毒的增殖來減緩疾病的進展,甚至可能達到根治的效果。但是,若不加以控制或治療而導致形成脂肪肝、慢性肝炎,經過數十年後,最終將有可能會演變成肝硬化。

所謂肝硬化,是各種肝臟疾病在慢性進行後最終所到達的病理狀態。一旦形成肝硬化,肝臟會因為瀰漫肉眼可見的大小結節而變硬,且此過程是不可逆的。若是在顯微鏡下觀察,可以在肝臟中看到密集的纖維,好像圍繞肝小葉一般的形成間壁。在此狀態下,肝細胞將無法充分增殖,機能也會降低。其中,特別嚴重之病理狀態,稱之為失償性肝硬化,患者會有肝性腦病變、黃疸、腹水或消化道出血等症狀,並且伴隨著死亡機率的上升。由於晚期失償性肝硬化在內科上仍未確立根治方法,因此外科的肝臟移植是目前唯一的治療方法。

然而,肝臟移植存在著捐贈者嚴重不足和醫療費用昂貴等問題。此外,若採取活體肝臟移植的方式,因為需摘取捐贈者部分健康肝臟,所以對捐贈者而言,會造成某些負擔,以及伴隨手術的危險性。基於上述原因,研發其他療法來取代肝臟移植是倍受期待的。

5個奇妙的科學現象

5個奇妙的科學現象
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

 

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photo credit: Veritasium

幾個星期前,在yoututbe 上的 Veritasium Science 科學頻道上,站主別具匠心的分享了5個有趣的科學現象,
本文為該影片之中文解析。

在以下影片中,科學家闡釋了幾個特別的物理現象:


ㄧ、被磁棒綁架的麥片:

漂在水面上的麥片為何會跟著磁棒移動呢?有兩個原因:

1.影片中的麥片含有鐵(Iron),有些市面上所賣一碗早餐分量的麥片其鐵含量高達每日營養需求的60%,所以會被磁鐵吸引。

2.水具有反磁性(Diamagnetism),當有磁場影響到它時,它會產生相反磁場,亦即與外加磁場互斥。所以,當磁棒接近水平面時,會造成水平面的下陷,使得漂浮物跟著移動。

上述兩項作用相輔相成,使得當磁棒靠近在水上漂浮的麥片時,麥片會「情不自禁」的跟著磁鐵走。

探索腸道免疫細胞與細菌間共生關係分子機制

探索腸道免疫細胞與細菌間共生關係分子機制(Exploring molecular mechanism between intestinal immune cells and gut microbiota)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:腸管免疫系と腸内細菌の共生関係の構築に必須の分子を発見

日本慶義義塾大學長谷教授領導的研究團隊,透過小鼠動物實驗,發現腸道免疫細胞與腸內細菌營造共生關係之關鍵分子-Uhrf1,Uhrf1能支持腸道調節性T細胞的增殖與運作,促使腸道T細胞防止對腸內細菌產生過度免疫反應,在維持大腸免疫系統恆定,扮演重要的角色。其研究成果2014年6月刊載於科學期刊「Nature Immunology」。

腸道免疫系統的特色,一方面需啟動免疫反應來排除病原性細菌等有害抗原;另一方面也有免疫耐受性(immune tolerance),以避免對食物性蛋白質或共生菌等無害抗原產生反應。目前認為免疫系統的反應失衡是造成食物過敏或腸道發炎的主要原因。

嗜鹼性白血球導致氣喘的機制

嗜鹼性白血球導致氣喘的機制(Asthma mechanism induced by basophils)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:白血球「好塩基球」の喘息における新メカニズムを解明

日本東京理科大學為主的研究團隊發現,居家塵螨等過敏原誘發的氣喘,由嗜鹼性白血球(basophil)分泌白介素-4(interleukin-4;IL-4)與自然輔助性細胞(natural helper cell)共同調控所形成。該研究成果2014年5月刊載於科學期刊「Immunity」。

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圖 : 嗜鹼性白血球 (來源:維基百科)

人體具有防禦異物、保衛身體的免疫系統,但它有時會產生不適合的免疫反應,其一為「過敏反應」。過敏反應依形成機制可分為5大類別,其中免疫球蛋白E(immunoglobulin E; IgE)所引發的過敏反應I型,以支氣管氣喘、花粉症、及過敏性鼻炎為代表。針對特定過敏原(allergen),免疫球蛋白E會與肥大細胞(mast cell)或嗜鹼性白血球的受器結合,誘發過敏反應。

近年發現,即使在不存在免疫球蛋白E作用之肥大細胞或T淋巴球(T lymphocyte)的反應系,也會產生過敏反應。此類針對特殊抗原的免疫反應,可能與嗜鹼性白血球、或免疫系統之新型「自然淋巴球(natural lymphocyte)」有關聯,最近受到高度矚目。另外,蛋白質分解酵素-半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease),如居家塵螨或鳳梨內所含有特殊酵素,是可以強烈誘導過敏反應的過敏原,當過度入侵氣管時,會破壞氣管上皮,釋放出白介素-33(IL-33)誘發過敏反應。

IL-33再與自然淋巴球之自然輔助性細胞產生作用,引發氣喘。嗜鹼性白血球占全體白血球比率不及0.5%,長久以來,其機能或生物特性仍然不清楚。東京理科大學的研究團隊為了解析嗜鹼性白血球在體內過敏反應所扮演的角色,特別製作嗜鹼性白血球缺損的基改小鼠(Bas-TRECK小鼠)、及僅嗜鹼性白血球IL-4缺損的基改小鼠。使用半胱氨酸蛋白酶,對小鼠予以點鼻處理,通常3天內,會導致嗜酸性白血球(eosinophil)大量聚集,造成肺部發炎,並導致黏蛋白(mucin)大量生成,顯現氣喘症狀。但Bas-TRECK小鼠,即使以半胱氨酸蛋白酶點鼻處理,也無氣喘症狀,且嗜酸性白血球聚集於肺部或黏蛋白生成,也都受到顯著抑制。在僅嗜鹼性白血球IL-4缺損的基改小鼠,氣喘症狀也同樣受到抑制。這些結果顯示嗜鹼性白血球所分泌IL-4,在氣喘發作扮演重要角色。

專題
伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒最早在1976年於非洲剛果民主共和國和非洲蘇丹共和國被發現,而此病毒的命名則是以非洲剛果民主共和國的伊波拉河來命名,因伊波拉河流域接近伊波拉病毒首次爆發此疾病的部落。從1976年迄今為止,伊波拉病毒最大規模的爆發是在2014年的西非伊波拉病毒疫情(截至2014年8月此波疫情仍在持續爆發中),影響的範圍在西非的幾內亞,賴比瑞亞,獅子山,和奈及利亞等地。 伊波拉病毒是一種病毒性人畜共通傳染病,傳染的途徑通常是藉由體液、黏膜、皮膚等接觸造成感染。由於伊波拉病毒的高致命性,且目前尚無任何對此病毒有效的疫苗,因此伊波拉病毒被列為生物性危害第四級的病毒。 目前對於生物性危害的等級,大多都是以美國的疾病管制中心(CDC)所規範的四個等級為主,其中包括有: 第一級: 定義:對於人類以及動物的危害較為輕微,而且對於環境的危害也較輕的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有大腸桿菌、枯草桿菌、水痘……等等。 第二級: 定義:對於人類及動物的危害為中等,但對環境的危害較為輕微的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有甲型流感病毒、萊姆病、沙門氏桿菌、A型肝炎、B型肝炎、C型肝炎、腮腺炎、痲疹等、狂牛症疾病……等等的病原體。 第三級: 定義:對於人類及動物的危害為高等,但對環境的危害較為輕度的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有天花病毒、結核桿菌、炭疽桿菌、瘧疾、黃熱病、斑疹傷寒、SARS、西尼羅河病毒、HIV……等等之病原體。 第四級: 定義:對於人類及動物的危害為最高等,對於環境的危害為最高等的生物為害物質。而且尚未發現任何有效疫苗或治療方法。列在此等級的生物為害物質有漢他病毒、拉薩病毒、伊波拉病毒、馬爾堡病毒、玻利維亞出血熱、阿根廷出血熱……等等出血熱疾病的病毒。

伊波拉病毒(Ebola virus)— 病毒的分類與特徵(下)

雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus)是在1989年,首次在美國維珍尼亞州雷斯頓地區,一群從菲律賓進口的食蟹猴(Macaca fascicularis)身上發現。雷斯頓伊波拉病毒對猴子有很高的致死率,但目前並未發現該病毒對人類有致命性的危險。 象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus)是在1994年,首次於象牙海岸的塔伊國家公園內,在森林中死亡的兩隻黑猩猩屍體上被發現。在檢查兩隻黑猩猩屍體的時候,檢驗人員發現在心臟內本應凝固的血液,卻是棕色的顏色而且液化呈液態的狀態,內臟的外觀並沒有明顯受到傷害的痕跡,而肺臟中卻積滿血液。將黑猩猩身上採到的組織,去做進一步的研究結果顯示,此病毒與1976年爆發的薩伊伊波拉病毒及蘇丹伊波拉病毒親緣關係十分接近。1994年後,發現到更多死亡的黑猩猩,對該病毒傳播途徑研究的結果,推測感染的來源可能是一隻被黑猩猩捕食且帶有象牙海岸伊波拉病毒的疣猴。在研究黑猩猩屍體的過程中,有一位研究人員感染此病毒,出現了類似登革熱感染時會有的病狀,並在一周後被送到瑞士治療,兩周後出院,在感染病毒的六星期之後完全康復。
專題
伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus, 又譯埃博拉病毒),一個大家耳熟能詳,但也令人聞之色變的名詞,在1995年的電影「危機總動員」中就是以伊波拉病毒為題材所拍攝而成的故事。在今年,2014年,位於西非伊波拉病毒的疫情大爆發,與歷年相比感染人數與死亡人數都達歷史上的最高峰(圖一),對於全世界來說這是個很嚴重的公衛問題。伊波拉病毒又被稱之為新世紀黑死病,這病毒究竟是什麼? 伊波拉病毒在病毒的生物分類階層中,屬於單股反鏈病毒目(Mononegavirales)底下,絲狀病毒科(Filoviridae),伊波拉病毒屬(Ebolavirus)的病毒,此屬的病毒總共包含五個種,分別是薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus),蘇丹伊波拉病毒(Sudan ebolavirus),雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus),象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus),本迪布焦波拉病毒(Bundibugyo ebolavirus)。病毒所屬的目,單股反鏈病毒目(Mononegavirales),為一種感染脊椎動物的病毒目,是屬於核糖核酸病毒(RNA virus)的一種,又稱為RNA病毒。RNA病毒,顧名思義,此類病毒的遺傳物質是RNA,與DNA病毒相較之下,RNA病毒的變異性較高,若病毒持續的變異,那麼做出來的疫苗就只有對某種變種有效,而對於其他種病毒變種無效,像是每年都會爆發的流感病毒也是屬於RNA病毒的一種,也就因為RNA病毒高變異度的原因,造成RNA病毒難以製造出有效疫苗出來預防感染。 伊波拉病毒的五個種的命名,是以此病毒種首次爆發的發生地來命名的,其中,薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus)(圖二)對人類的致死率高達90%,是在1976年8月26日首次於薩伊北邊城鎮爆發時被發現的。薩伊伊波拉病毒的首例個案紀錄是44歲教師Mabalo Lokela,在當時患者他高燒後去醫院診療,其症狀被醫生診斷為疑似瘧疾感染,並用奎寧注射的方式來治療患者,接受治療一週後患者病情卻惡化,且無法控制的嘔吐,帶血腹瀉、頭痛、暈眩伴隨呼吸困難,並開始自口、耳、鼻、直腸等多處開始出血,患者於9月18日死亡,從病發到死亡整個病程只有兩週時間。
專題
伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒屬於第四級病毒。約瑟夫‧麥柯明克─規劃建置美國疾病控制中心熱實驗室,同時也是伊波拉病毒專家─在1997年出版的《第四級病毒》一書開頭寫著:「『第四級』是在實驗室裡工作,生物安全分級的最高級,列入此類分級的多是具有高度危險或者不明的物質,極有可能使操作的科學家染上致命疾病。…這類實驗室都是單獨一棟房子,如與其他單位同在一棟房子,也必須完全隔離。…所有的工作人員均須穿上隔離衣,以維生設備供應氧氣(圖二)。實驗室有特殊的設計,防止危險物質外洩。」足以呈現伊波拉病毒的危險性。 伊波拉病毒的傳染途徑為透過接觸受感染的果蝠直接傳染給人,或透過中間宿主如猴、猿、豬等再傳染給人。人與人之間則需透過直接接觸被感染者或其屍體之血液、精液、分泌物、器官,或間接接觸被感染者體液污染的環境而感染,並不似流行感冒病毒可經由空氣傳染。病毒檢測方式包含下列幾種:(1) 取發病10天內病人的血液、體液、或咽喉擦拭液,在P4等級實驗室中以Vero E6細胞培養分離病毒。(2) 取死亡病人頸部皮膚做生檢,或以福馬林固定後進行免疫組織化學染色法檢測病毒抗原。(3) PCR檢測病毒基因,此為最快速準確的檢測法。(4) 用ELISA或免疫螢光法檢測IgG抗體亦為快速檢測法之一,但免疫螢光檢測法誤判機率較高。 伊波拉病毒固然致命,但防疫戰真正的敵人不僅是病毒本身,更是與饑荒、貧窮一同蔓延在非洲大陸上的「無知」。伊波拉病毒潛伏在人體內的2天到21天期間不具傳染力,一旦出現症狀後傳染性則隨病程演進而增加,甚至病人痊癒後,只要血液或分泌物有殘存伊波拉病毒便仍具傳染力,在無任何防護措施下接觸疾病末期病患的血、體液或屍體,被感染的危險性最高,但當地民眾持續使用無效的方式(如用衣服遮住口鼻)防止自己被感染,並且堅持將死者盡快帶回安葬,完全暴露在高感染風險環境中,加劇疫情擴散。民眾的「無知加上不信任」常使冒著生命危險站上防疫第一線的人員倍感無奈與挫折,村民武裝禁止防疫人員進入已遭到伊波拉病毒感染的村落,「我們不想要任何的訪客,我們不想要與任何人接觸。」致命疾病警訊在缺乏衛生教育及防疫觀念的國家不僅沒有提高民眾配合度,反而增加防疫工作困境,人民視紅十字會或無國界醫生組織為伊波拉病毒的源頭,避之唯恐不及,不知道「誓死保衛家園,抵擋致死疾病侵入村落的行動」是將自己推向死神。另一方面,經濟學人報導非洲人民與政府的互信基礎薄弱導致失敗的風險溝通,政府善意宣導「避免接觸病患的血液、汗水,唾液,以及不要碰觸死者身體」卻被大多數人解讀為藉機散播另一波傳染病,醫療注射或防疫消毒等行為被曲解為試圖散播病毒,更遑論說服民眾採取防疫行為。正如麥柯明克在其書中寫道:「醫學、科學不是解決疫病的萬靈丹,我們必須通盤研究人口過剩、貧窮、都市化等問題…」。
專題
伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

世界衛生組織(WHO)於2014年8月8日宣佈全球進入伊波拉病毒國際公共衛生緊急事件。WHO表示在西非爆發的伊波拉疫情為40年來最嚴重的一次大爆發,有別於以往的是可透過航空交通傳播,使擴散範圍堪稱歷來最嚴重,截至8月4日止,伊波拉病毒確診、疑似和可能感染病例高達1711例,並已造成932人死亡。這隻病毒不僅將死亡陰影投射在非洲大陸上,且有向外擴散的態勢,近幾日香港發現境外移入疑似病例亦引起極大恐慌。 伊波拉病毒引起的伊波拉出血熱首次爆發於1976年的非洲薩伊及蘇丹,在1994、2004至2012年間非洲仍爆發數次疫情,但本次首度在西非爆發其擴散程度與帶來的恐慌遠遠超過以往,宛如1995年電影《危機總動員》真實上演。儘管國際性的公共衛生計畫已根絕不少致命的致病原,然而當2013年底伊波拉病毒再度躍上舞台時,人類對於這隻40年前已出現,致死率為50%-90%的病毒依然未發展出有效的控制對策。 病原特性 伊波拉病毒與流行性感冒病毒一樣為具有套膜的RNA病毒,因遺傳物質為RNA容易引發突變,增加病毒的不可預測及危險性。屬線狀病毒科(Filoviridae)伊波拉病毒屬(Ebolavirus),直徑約80 nm~970 nm長,具多型性(U和Y狀)(圖一)。依生物學特性不同又分五種株型,Bundibugyo、Zaire、Sudan等三株與非洲伊波拉疫情相關,另兩種Reston及Taï Forest則無關,Reston株型曾在菲律賓與中國被發現,會造成人類以外靈長類的致死出血性疾病,但感染人類個案極少且皆無臨床症狀。

發現殭屍星球?

發現殭屍星球?
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源:NASA’s Hubble Finds Supernova Star System Linked to Potential “Zombie Star”

天文學家很可能有機會藉由哈伯望遠鏡發現一種奇妙的現象:在一個微弱超新星(supernova)爆炸之後,留下了一顆與眾不同的「殭屍星球」(zombie star)。

這顆推論的「殭屍星球」原本該是顆白矮星(white dwarf),它隸屬於星系NGC1309,距離地球1.1億光年。專家們觀測到這顆星球的旁邊有個藍色星球的伴星(companion star)。白矮星從其伴星吸取能量,使得白矮星產生核融合反應(nuclear reaction)並且爆炸。

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本圖由上方的白色X符號,標記出NGC 1309螺旋狀星系中的2012Z超新星爆炸發生地點。兩張小圖是由哈伯望遠鏡在超新星爆炸前後捕獲的珍貴照片。(Image Credit: NASA, ESA)

這個超新星的名稱是SN2012Z,於2012年被Lick天文台的超新星搜尋團隊(Lick Observatory Supernova Search)發現。SN2012Z被歸類為Iax型超新星,目前天文學家已經觀測出30多個這種Iax型超新星,因為它的爆炸威力較弱,也有人稱這類現象為迷你超新星(mini-supernova)。

一般的超新星爆炸,通常會讓爆發的恆星毀滅殆盡,不過像Iax型這種超新星爆發,卻會留下苟延殘喘的白矮星。Iax型超新星與Ia型超新星相似,由於後者具有極大且固定的爆發強度,對於衡量宇宙星系間距離及其擴展非常重要。只可惜天文學家們還尚未獲得完整的la型超新星形成資料。所以若能夠觀察到 Iax型超新星的形成方式無疑是一大發現,讓人也能對Ia型超新星的形成機制有旁敲側擊的了解。

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