鑑定早期心臟肌肉細胞

鑑定早期心臟肌肉

細胞

今年(2009)5月北京舉辦一場再生醫學研討會，美國科學家提出：他們可在小鼠身上鑑定出早期心臟肌肉細胞。研究人員可能已經分離出預定會變成心臟肌肉細胞的胚胎小鼠細胞，這種心臟肌肉細胞能夠彼此協調收縮，因此在研究心臟疾病的動物模式上可作為強有力的工具。以往科學家曾經鑑定出所謂「多型第二心臟部位」（multipotent secondary-heart-field, SHF）的「先成細胞」(progenitors)，能形成成熟心臟中的不同主要細胞型態，例如「心臟肌肉細胞」(cardiac myocytes)、平滑肌肉細胞及形成血管內表面的內皮細胞，然而，極少人知道為何這些先成細胞朝向一條途徑分化而非另一條，而此情況對再生醫學不利，由於科學家原先想移植SHF先成細胞成為一個心臟時，有可能這些細胞最終卻轉變成另一種細胞型態而非心臟肌肉細胞。

美國麻州綜合醫院的Ibrahim Domian及Kenneth Chien（也同時工作於哈佛大學幹細胞研究所）正從事以許多方式在轉殖小鼠中來標示心臟先成細胞群，在北京會議上，Domian報告他們已經由那些小鼠分離出胚胎幹細胞，並鑑定出不同先成細胞群會表現不同的基因群，有一種先成細胞表現蛋白質Islet-1，這是SHF先成細胞的一種標記，在培養時，細胞於分裂幾天後會分化成為成熟的心臟細胞，研究人員也發現源自這些先成細胞的心臟肌肉細胞會以一種力量收縮（這是界定心臟肌肉之特性），與新生的心臟肌肉細胞相同，其他科學家認為這是十分重要的結果，表示預定變成心臟肌肉的先成細胞仍然會增生，這將允許研究人員在移植前擴增培養細胞的數量。

Domian與其同事如今嘗試來檢視人類是否具有相等的心臟肌肉先成細胞，但是這些研究比較困難，因為檢體有限，因此其他幹細胞研究人員如德國漢諾瓦醫學院的Ulrich Martin已經轉向製造「誘導性多能幹細胞」(induced pluripotent stem cells, iPS)，這是由通常已分化成為某種型態的細胞以人工方式產生，強迫其表現某些「再程式化因子」(reprogramming factors)，使得他們能發育成所有細胞型態。在其他研究報告中，Martin與其同事將某些這類再程式化因子引入人類臍帶血球中，並製造出iPS細胞，與胚胎幹細胞非常類似，當培養在上清液中時，這些細胞形成典型的聚落稱為「胚體」(embryonic bodies)，含有來自所有三個胚層的細胞，這是決定胚胎幹細胞的特徵，五分之一的胚體是會收縮的聚合物，含有的細胞看起來及行為都像是心臟肌肉細胞。Martin的研究小組如今正促進並添增特殊心臟細胞株，可備用作為細胞移植物來治療心臟病。

Virtual body parts take the guesswork out of medicine

Doctors could soon be testing medications or surgery on your virtual twin before you get to undergo the real treatment

科月四十年

科月四十年

上次在紀念科學月刊創辦三十五週年的文章中提及：歷年科月編委會的委員許多都成了學界的大老，如今更不得了，還包括了政府領導人（呼應李國偉兄大文），不過這些事並非特別了不起，生死大事卻成了科月心頭隱隱之痛。

我沒有記日記的習慣，也因此只能在此談些村野軼事，記得大約是民國六十三年左右接觸科月，想當年張之傑、曾惠中、吳惠國與江建勳多麼年輕，英姿煥發、充滿理想，懷抱不想出國、不必出國也能成大事的心態（當時正處於來！來！來！來台大，去！去！去！去留學的偉大風潮中），想不到十幾年後最終還是出了國，而且才能解決後續吃飯的問題，如今搭車時平日其貌不善的司機先生居然自動以半票相待，雖不甘心言老卻享半價之資，實受滿頭白髮之累。

最初參與科月編委會之餘還兼攝影工作，當年只有黑白之作，且底片深埋群書之間無法快速發掘，早期科月諸君子青年影像應有保存，當待有心人為科月作傳時無償提供。其實科月最值得佩服者應是歷任總編輯，不論任事時間長短，總有個人熱情相與，其次為長期參與實際事物者也有功勞，不論編務或勞務，在關鍵期科月都得邀請這些君子共聚一堂共享榮華富貴（笑話！笑話！），比較不解的是仍有平日未曾參與實務，慶典時卻高居廟堂之上，誇誇而談者。這幾年參與理事會之運作，每次審查預算報告皆呈現紅字滿堂，不由得心驚若兔，還好有一次董事長劉源俊兄打包票，即使目前虧損，科月尚可繼續運作若干年云云，如今金融大風暴肆虐，包不包票？

在此記錄兩事，一般人不易得知來龍去脈，供茶餘助興：2008年11月中國大陸福建省在福州市舉辦「首屆海峽兩岸科普研討會」，由福建省科學技術協會、元智大學及科學月刊雜誌社主辦，科月君子投稿論文集者有，羅時成、劉廣定、程樹德、張之傑、江建勳等五人，其實早在該年4月元智大學五位教授及科月六位教授（另有王文竹、景鴻鑫、倪簡白）皆已登陸宣揚台灣科普教育之偉大成就，且暢遊武夷山九曲賞竹筏隨溪灣流送之美，平心而論，大陸之科普程度與台灣相比尚差一皮。另一事與個人有關，話說2005年世新大學榮獲教育部卓越教學獎，擬新成立一門「科普經典導讀學程」，經我穿針引線與科學月刊社達成合作計畫，由科月推薦六位教授負責六門基礎科學課程講學，包括物理、化學、數學、生物、工程與中國科技史，世新大學同意每年支援科月若干事務經費以示支持與謝意，以當年而言，是項計畫其實顯示世新大學的卓絕遠見，深知科學教育不為人支持卻十分重要的一塊領域，該經費也對科月捉襟見肘的處境有些許助益，感謝之。

近日赴政治大學演講方得知該校全力推動科學普及化教育，且由廣告系獲得國科會「促進公眾對於科技的理解與參與：從訊息產製到閱聽眾接收」整合型計畫三年經費支援，多少錢？三千餘萬而已，什麼？簡直嚇死人，總算台灣學界有人有心發掘科普知識之美。私立大學與公立大學的確受有不平等待遇，私立科學期刊社與公立者處境也同時出現巨大落差，如今燭火搖曳，四十週年轉眼將至，我心若秤，我意如何？科月近年人事替換頻繁，又遇有無稽之挫折，無法由基本培訓編輯人才，放牛吃草而已，我意「基因組」是為正確且適當之名詞，呈現為文卻出現「基因體」，曰體例云云，可謂無自由之科學也。

Hybrid hearts could solve transplant shortage

Stripped-down pig tissue seeded with human cells has the potential to create a virtually limitless supply of human-compatible organs

How spitting cobras are such blinding shots

Some cobras spit venom from their fangs in order to ward off potential threats – and it's anything but a random squirt

將肌肉轉變為抗體工廠的疫苗

將肌肉轉變為抗體工廠的疫苗

圖說：此經過著色之穿透式電子顯微鏡照片，顯示一片穿過T淋巴白血球細胞膜的切片，泡狀物是正在出芽分離的人類免疫缺乏病毒。

如何對付攻擊免疫系統的病毒？這是愛滋病毒研究人員多年來嘗試要解決的問題，如今出現一個可能的解決辦法：完全避開免疫系統。新疫苗不用通常方法，即先讓身體免疫系統暴露於一種模擬病原，然後準備好的免疫系統對入侵的真病原製造並累積抗體對付攻擊。科學家如今製造一種奇妙的疫苗繞過免疫系統，而此疫苗可將猴子肌肉轉變成製造大量抗體的工廠，可殺死「猴免疫缺乏病毒」(simian immunodeficiency virus, SIV)，這種猴子病毒與人類愛滋病毒相當，美國賓州兒童醫院的Philip Johnson與其同事以一種無害的、攜帶製造「免疫附著素」(immuneoadhesins，類似抗體的分子，預先選好可攻擊猴子愛滋病毒)基因的病毒注射入猴子肌肉， 病毒將基因送進肌肉細胞核內，製造大量免疫附著素（幾乎是無限量地），科學家表示這與期望動物免疫系統產生的作用相反，動物自身即可供應「非主流」(off-the-peg)抗體。

如今已經有九隻彌猴在注射猴免疫缺乏病毒後再接受免疫附著素注射，經過85個星期，這些猴子已經藉此方法保護可對抗猴子愛滋病毒，所有猴子依然未罹患任何感染，相反地，六隻未接受疫苗接種的猴子裡有四隻死於猴子愛滋病(nature Medicine, DOI: 10.1038/nm.1967) 。Johnson表示這種方法特別適合對抗愛滋病毒，因為病毒淹沒預定要對付牠們的免疫系統，而所有傳統疫苗到目前為止，病毒最終總是得到勝利。經過實驗原則的強力證明，該研究小組已經準備好進行臨床試驗，由可抗拒愛滋病毒的人身上取得四種可能的「超級抗體」(superantibodies)進一步試驗，科學家希望在二至三年內即可在臨床上應用到此方法，這將是一個驚人的觀念試驗，檢視是否保護猴子的作用可成功轉移至人類。

豬流感疫苗多快可準備好？

豬流感疫苗多快可準備好？

今年4月29日，美國報告第一例2009H1N1流感（或豬流感）死亡病例，聯邦政府及流感疫苗製造廠都表示正在醞釀一種必須用來控制疾病爆發新疫苗的可能性，衛生官員呼籲要生產疫苗，同時應用傳統及較新、較快的疫苗製造方法。美國疾病控制及預防中心執行主任Richard Besse博士指出，該中心已經開始培養製造豬流感疫苗所須要的病毒「種株」(seed stock)（目前季節性流感疫苗對豬流感沒有效），而且已經準備好增加生產來製造這種疫苗，但是即使該中心今日將病毒種株交給疫苗製造廠，但是在可以準備好給大眾接種第一劑疫苗前，製造廠仍然得花四至六個月時間來製造，這是因為流感疫苗的製造工作極花費時間與人力（不論對豬流感或季節性流感），疫苗製造廠須要在雞蛋中生長幾百萬顆流感病毒，然後將病毒純化成為對於病人安全的注射配方，「聖諾菲巴斯德藥廠」(Sanofi Pasteur)表示他們正調整各項事務並準備好原始材料及科學家，該廠目前製造每年在美國使用的5千萬劑季節性流感疫苗，但是如果美國疾病控制及預防中心給予製造新疫苗指令，製造廠生產計畫將勢必作徹底改變，縮減他們目前的疫苗計畫轉向豬流感疫苗，聖諾菲巴斯德及其他疫苗製造廠於去年1月獲得即將來臨流感季節的病毒種株，而如今正在培養及純化該病毒準備用於今年秋天的流感季節，然而聖諾菲巴斯德藥廠表示有信心，因為他們有兩個工廠，對於季節性及豬流感疫苗都具有美國市場所需的生產能力。

然而歷史教導我們：這件事並不容易，上次美國在1976年時曾為了對抗一種可能的豬流感建議全國性疫苗接種，結果卻失敗，當時在福特總統的命令下，製造廠匆匆忙忙地製造出一種疫苗，並給4千5百萬個美國人施打，花費1億3千5百萬美金，但是在幾個星期內，人們開始發作「裘 - 巴氏症候群」(Guillain-Barre syndrome)，這是一種由疫苗所引發癱瘓免疫系統的異常疾病，某些專家估計那些接種疫苗者罹患裘 - 巴氏症候群的危險比未接種疫苗者高七倍，免疫接種計畫在開始後九個月被終止，政府官員對於受到疫苗傷害的病人賠償9千萬美金，而許多人害怕的豬流感流行卻從未出現。由那時開始，如今大部分情況已經改變，基因學的進步已經給予研究人員全新的方法來發展疫苗，例如，不使用整顆病毒或細菌來活化人類的免疫系統，新的策略是依靠由感染微生物取得基因片段，能啟動人類免疫性而沒有被感染疾病的危險。

生物技術公司Novavax的研究人員正測試使用「類病毒顆粒」(virus-like particles, VLP)代替病毒本身來刺激病毒免疫反應，利用這種方法，一種針對2009H1N1病毒的疫苗可在10至12個星期內製造出，而非通常的4至6個月，該公司已經製造能對抗多種流感病毒株的疫苗，並在人體上測試，而且獲得相關及強有力的免疫反應，證明該技術對付流感有效。Novavax的策略包括由攻擊人類免疫系統的病毒分離出三種蛋白質，然後大量生產中和抗體對抗蛋白質，這些抗體力量強大足以擊退真正病毒，否則已免疫的人會變得被感染，這與最近發展對抗人類乳突病毒疫苗Gardasil的作用方式相同，此方法提供流感病毒的樣式與感覺，但是沒有引起疾病的遺傳物質存在，類病毒顆粒疫苗也可能證明更容易發展，由於其所需要的只是三種重要病毒基因的正確序列，這對豬流感特別有幫助，因為研究人員發現過去1970年代病毒在雞蛋中生長情況不佳；這可能大幅減少疫苗生產量並減緩新疫苗的製造，當科學家一旦得到某些病毒蛋白質的基因序列後，病毒來自何處就無關緊要，不論是人、豬或鳥。目前，Novavax的嘗試仍然處於實驗階段，但是其基於類病毒顆粒的疫苗在對抗季節性流感及禽流感都獲得良好結果，美國疾病控制及預防中心已經獲知該公司之研究結果。

其他公司則採用一種全新的方法，希望流感病毒進入體內更深部位並感染其他細胞前，在鼻腔內就驗出流感病毒，美國密西根州一家生物技術公司NanoBio Corporation的科學家正進行改良一種局部鼻噴霧劑，可以摧毀任何接觸到的單細胞顆粒，如病毒、細菌或真菌，卻能使多細胞組織保持完整，在動物實驗中，噴霧劑可以保護90%的小鼠不受致死劑量流感病毒感染，該公司也測試一種傳統流感疫苗與乳劑的結合物，這要比單獨疫苗產生的免疫反應大50倍，即使只用到通常疫苗劑量的六分之一，然而由於此技術仍然處於早期實驗，無法有助於對抗豬流感爆發。

目前美國所有50個州都依據美國疾病控制及預防中心規定，已經要求「政策性國家儲備局」(Strategic National Stockpile, SNS) 提供屬於各州的抗病毒藥物（政策性國家儲備局由國土安全局及健康與人類服務部聯合管理，是國家緊急醫療庫，包括用於公共衛生緊急需要的重要藥物及醫療設備），雖然囤積的抗病毒藥物能治療現有流感病例，但疫苗是唯一方法能保護未受感染的人並抑止病毒進一步擴散，美國疾病控制及預防中心是唯一機構保有製造疫苗所需的病毒，雖然認為豬流感疫苗「看起來十分急迫」，但是仍然未核准大量製造生產，該中心不論對目前的疾病爆發，或往後當第二次豬對人之流感引起大量疾病的情況下，應該要比在1976年對抗病毒時有更佳的方式來對應。