Since 1970
549 NT$180 2015／09 ISSN : 0250-331X
癌症免疫療法 癌細胞的欺兵戰術 讓直衝而來的免疫大軍煞車停戰 從此更加囂張 誰，能夠鬆開煞車， 讓免疫大軍消滅癌細胞？
阻斷CTLA-4，增強免疫力 抗PD-1抗體的免疫療法
十二年國教下，科學課怎麼上？ 張仁壽：「翻轉」熱潮省思物理教學 單維彰：數學課要多元，但絕非犧牲 陳竹亭：從做中學培養「探究」能力 陳妙嫻：生物課和學生「對話」不硬背 李文禮：善用圖表問答活化地科課程
看進骨頭內恐龍胚胎學 09
9 770250 331001
師大化學系教授林文偉：
崖燕躲過車禍的演化
做到自己的100分！
夜來風雨聲，雨量知多少
9 月科學趣 01
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講 座
草原上的慶典，肯亞動物大遷徙！
「ATOM 3D 印表機創辦人」李曜任
四處亂竄的非洲野牛，鎮日泡在水中的河馬，上萬奔馳在 草原上的牛羚，現在讓我們透過 Candies 的故事，探索肯 亞的動物天堂。
「只有去做才能有所收穫。」起初，我們都只想著做好一 件事，但結果卻很不一樣，原來我們都正在做一件可以改 變世界的事！
時間：2015/9/25 地點：臺大人文空間 售票：票價 100 元
時間：2015/9/30, 19:00 地點：中興大學生科院 售票：票價 100 元
《改造核世界》放映會
如果，真的可以處理回憶，如果，真的可以記錄夢境， 如果，真的能再多擁有一些時間，如果，真的能重新 做出一個決定……
面對基因改造與核能議 題，我們該採取甚麼行 動？ 片 中 將 實 際 探 討 311 福島核災、全球廢 核歷程、基改食品與反 基改行動。
時間：2015/9/3, 9/4 地點：索引文創 售票：兩廳院售票，票價 400 元
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展 覽
《無理數》
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時間：2015/9/10 地點：虎尾厝沙龍
《愛迪生與睡美人》
時間：2015/9/2, 9/5, 9/8 地點：Solo Singer B&B 售票：兩廳院售票，票價 280 元
電 影
劇 場
有一天，剛實驗失敗的愛迪生遇上了正在作著美夢的 睡美人，愛迪生覺得很好奇，於是，就走到睡美人身 旁，問了第一個問題 ......
《夢想海洋》 16 位 來 自 各 地 的 年 輕 人，經過層層嚴格篩選 後取得資格，向大海出 發。在乘風破浪之中， 從截然不同的角度觀看 臺灣。
《薛丁格的箱子》
時間：2015/9/18 上映
一個深信平行時空存在的物理學家母親，和一個對生 活感到困頓貧乏的女兒。因為一個實驗，意外地揭開 了彼此藏在心中的瘡疤，壓抑已久的愧疚和長久累積 的傷害，究竟何者較有痊癒的可能性？
《聖母峰》
時間：2015/9/3, 9/4, 9/5 地點：Solo Singer Life 售票：兩廳院售票，票價 400 元
644 SCIENCE MONTHLY 2015.9
改編自 1996 年的真實事件，描述三個來自世界各地的登山隊 伍，在嘗試攻頂「聖母峰」的途中遭到人類有史以來所面臨最 險惡的暴風雪襲擊，在挑戰自我極限的逆境生存中，又會對他 們的一生造成什麼樣的啟發？ 時間：2015/9/25 上映
2015 / September 16
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雀斯派倫特．費雪 的祕密 雀 斯 派 倫 特． 費 雪 其 實 是 英 文 transparent fish 的 音 譯， 也 就 是 透 明 魚 的 意 思， 然 而 透 明 魚 是 怎麼產生的呢？ 時間： 即日起至 2016/4/30 地 點： 國 立 海 洋 生 物 博 物館
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投身醫學超過半世紀的 林 媽 利， 除 了 是 盛 名 的 科 學 家， 同 時 還 是 位 才 情 兼 具 的 藝 術 家， 在 純 粹 與 直 覺 之 間， 將 感 受 到她的永恆。
重返恐龍在地球上最後 的 盛 世 —— 白 堊 紀， 一 窺 特 大 型 暴 龍 的 雄 姿， 與遠古大自然的震撼。 時間：即日起至 9/6 地點：中正紀念堂 售 票： 兒 童 票 220 元， 單人票 260 元
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與誕生。 時間： 即日起至 2016/02/28 地點：高雄市立美術館
時間：即日起至 9/13 地 點： 新 北 市 立 淡 水 古 蹟博物館
然裝置藝術季
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「先有雞還是先有蛋？」 藝術家從蛋中汲取靈感， 繁衍出各種創意的想像
科學人生
2015 關渡國際自
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蛋．生
林媽利醫師的彩繪
市價兩億歐元的達文西 自 畫 像 首 次 來 臺 展 出， 還有 54 幅私藏於義大利 各地受達文西畫風影響 的 經 典 畫 作， 帶 你 回 到 文藝復興時代。
白堊紀恐龍特展
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如隱．隨行—
真相達文西
時間：即日起至 9/20 地點：華山 1914 文創園 區 售票：全票 350 元
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解開昆蟲密碼— 昆蟲多樣性探索 此次展出全球罕見大鳳 蝶的雌雄同體鑲嵌型標 本，與狄氏大田鱉昆蟲。 同時還可近距離觀察葉 竹 節 蟲、 螳 螂 揮 舞 鐮 刀 手， 和 龍 蝨 游 泳 的 奇 特 畫面。
「感潮」 以 自 然 藝 術 為 媒 介， 打 造 人 與 藝 術、 自 然 的 對 話 空 間， 探 討「 人 與 自 然的關係」，期望能為現 代社會與自然相處的失 衡狀態找回平衡點。
時間： 即日起至 2016/12/31 地點：臺北市立動物園
時間：2015/9/1~12/31 地 點： 關 渡 自 然 公 園、 社子島
繽紛鳥日子 由於鳥類對環境的敏感， 使牠被生態學者當成重 要 的 環 境 指 標。 現 在 就 從鳥類的身體構造開始， 解開牠們神祕的飛行能 力與棲息環境之謎！
毛毛的洞洞國之旅 來 到 洞 洞 國 的 世 界， 和 毛毛一同認識孕育萬物 的 土 壤、 挑 戰 辨 識 食 物 與 食 品 的 差 異、 切 身 了 解臺灣的農地危機。
時間：即日起至 9/30 地 點： 宜 蘭 員 山 生 態 教 育館
時間：即日起至 11/29 地點：國立臺灣博物館
！
子之二 分 體 立 的
飛躍 《帝王蝶生命之旅》
書本上的化學結構總是讓你
一位勇敢的科學家歷經 40 年，努 力研究並且不斷的追蹤尋找，耗費 畢生心血，終於發現帝王蝶越冬期 間藏身所在的真實故事。
機下載擴增實境 APP，對準
難以想像嗎？現在就拿起手 圖像，一窺舞動的立體化學 結構！下載後開啟 APP，將 手機攝影鏡頭對準以下方 框，即可看見立體分子！
時間：即日起至 12/31 地點：國立自然科學博物館
google play user only
你看見的立體分子是：苯 C6H6
（臺北市立萬芳高中化學科陳怡宏老師提供）
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海龜日光浴 攝影、文／韓之強 ( 中央研究院 天文暨天文物理研究所 )
海龜攝於夏威夷大島著名的黑沙灘（Punalu'u Black Sand Beach） 上，這處沙灘因常有海龜棲息，已規劃為生態保護區 . 每逢週末造訪此處時，只要沿著兒童嬉笑的聲音尋訪，往往可見 到這群海中嬌客，三三兩兩結伴在一起，趴在靠近海浪的沙灘上， 慵懶的享受著日光浴及海水 SPA。偶爾睜開一雙咕嚕大眼，或往 前費力的匍匐前進時，總給遊客留下一幕幕的驚喜 .
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649
NEWS FOCUS
非洲：小兒麻痺症即將絕跡？ 最 後 一 個 在 非 洲 的 小 兒 麻 痺 症 通 報 病 例， 是 來 自
2014 年 8 月 11 號的索馬利亞。意即是，至今已一整 年未在非洲發現任何小兒麻痺症的病例。這對於所有 致力根除此疾病的人們，無疑是一個偉大的里程碑。 過去非洲從未走過如此長的平靜時刻，然而小兒麻痺 症真的在非洲被完全根除了嗎？對於這個問題，世界 衛生組織仍需要數年時間來仔細確認，在等待那一天 來到之前，戰鬥仍將持續。
小兒麻痺症根除行動
1988 年， 全 球 超 過 350000 個 孩 童 受 到 小 兒 麻 痺 症 的折磨而癱瘓。
2014 年，這個數字降至僅有 359 個。 現今，小兒麻痺症根除行動每年花費約
10 億美金。
http://www.polioeradication.org/ (Ben Grey, https://goo.gl/09y241)
超級掠食者─人類 人 類 已 儼 然 成 為 地 球 上 最 大 的 掠 食 者。 以 捕 魚 來 說， 科 學 家 過 去 已 警 告， 目 前 超 過 一 半 的 全 球 漁 業 資 源 已 衰 竭。 許 多 國 家 的 近 海 漁 獲 已 越 趨 降 低， 由 於 人 類 過於頻繁的活動，超過
90 種的魚類正面
臨滅絕命運。據 Science 期刊指出，人類 捕魚的速度比其他海中的掠食者要快上
14 倍，每年人類總漁獲量高達 1 億噸； 而 人 類 獵 捕 陸 上 大 型 肉 食 動 物 的 速 度， 是其他掠食者的
9 倍。 但 是， 我 們 獵 捕
這 些 肉 食 動 物 並 不 為 了 食 用， 而 是 為 了 某 些 獎 勵， 或 更 殘 酷 地， 為 了 削 除 這 些 競 爭 者。 人 類 掠 食 技 術 的 提 升， 已 逐 步 破 壞 全 球 的 食 物 鏈， 衝 擊 原 本 大 自 然 可 承受的範圍。 Darimont, C. T. et al., the unique ecology of human predators, Science, 2015. (m01229, https://goo.gl/M08fve)
650 SCIENCE MONTHLY 2015.9
NEWS FOCUS
全球：森林危機 森林野火
害蟲蔓延
乾旱
火 是 森 林 生 態 系 的 一 環，
山 松 甲 蟲， 一 種 分 布 在 北 美
專 家 警 告， 乾 旱 可 能 會 助 長 氣 候 變
即使位處北方的針葉林也
洲 的 害 蟲， 對 於 美 洲 海 灘 松
遷。乾旱會減緩樹木數年的生長，一
不 例 外， 黑 雲 杉 就 是 適 應
有 極 大 威 脅。 山 松 甲 蟲 的 雌
旦樹木生長得越慢，它們吸收二氧化
這 種 體 系 的 好 例 子。 黑 雲
蟲 產 卵 時 會 在 樹 幹 上 挖 洞，
碳的量就會越少。
杉 的 種 子 藏 在 毬 果 之 中，
並 同 時 在 樹 洞 內 接 種 真 菌。
只有在受到火焰燒灼之後
前 者 對 樹 木 造 成 損 害， 後 者
種 子 才 會 釋 放。 但 由 於 近
則 會 感 染 樹 木， 導 致 樹 木 死
永凍土融化
年 來 夏 天 溫 度 持 續 增 高，
亡。 由 於 全 球 暖 化 影 響， 這
同樣受到全球氣候變遷的影響，部分
使得森林的野火變得過於
些害蟲從加拿大的原始棲地，
地區的永凍土已開始融化。這將會釋
猛 烈 及 頻 繁， 這 將 影 響 雲
蔓延到三百公里外的森林。
放大量的碳進入大氣之中，加速暖化 效應。另外，永凍土融解後也同時會
杉種子的發芽。
造成樹木傾斜。
Trumbore, S. et al., Forest health and global change, Science, 2015. (NPS Climate Change Response, https://goo.gl/mJqeCD)
解開臺灣造山運動謎團 臺灣的高聳山脈地形，我們熟知是由菲律賓海板塊擠 壓 歐 亞 板 塊 所 形 成 的。 這 樣 的 造 山 運 動 已 持 續 了 有
500 萬年之久。然而實際的詳細造山機制卻一直存有 爭議，過去曾分為兩派說法，一為薄皮理論，一為厚 皮 理 論。 薄 皮 理 論 闡 述 呂 宋 島 弧 與 歐 亞 大 陸 相 碰 撞 時，島弧與陸板塊下部都不參與上層的變形活動，意 即造山作用只在上層發生；厚皮理論則主張整體板塊 都參與造山運動。長久以來並沒有確實證據可支持這 兩種理論，因此兩派已爭論不休
40 年。
直到最近，由臺大地質系、臺大海研所、中研院地球 科學所等組成的團隊，藉由 ｢ 環境噪音 ｣，突破傳統 地震學的限制，成功解析臺灣的造山運動方式。此團 隊認為，薄皮與厚皮理論都只能各自解釋一部分的現 象，只有結合這兩派理論的特點，才得以正確解構答 案。研究中發現，臺灣造山運動的上層受到擠壓變形 而造山，下層則受到剪切變形，但卻不參與造山。這 項顛覆傳統的結果，未來也將用以研究世界其他山脈 的形成方式。
(Mark Kao, https://goo.gl/D6T7Ax) Huang, T. Y. et al., Layered deformation in the Taiwan orogeny, Science, 2015.
Vol.46 No.9
651
專欄文章
降落傘的製作
1
拿一個輕便型雨衣（或塑膠袋），
2
依原設計的降落傘半徑，在距離
降落傘的折疊
越軟越好，先剪下一大張正方形， 依對角線對折。
尖端合適的長度，用剪刀剪去不 要用的部份，最後再把尖端剪去 一小角，張開之後就是一個非常
交叉折疊
接近圓形，且包含溢氣孔的正多 邊形的降落傘傘面。
3
在圓周等距處鑽小孔並綁上 6 條 （或 8 條）的棉線，綁好的棉線 需用透明膠帶上下包覆，並小心 避免有殘留膠帶會黏貼到傘面或
阻燃層的製作
棉繩的其它部份。
前端噴出的氣體主要為了將回收 彎折約藥炷直徑三分之一
製作藥炷固定裝置
1
1 2
用西卡紙與雙面膠捲出比火藥藥
彎折介於藥炷長度的 三分之一到二分之一
炷長度短 5 mm 的紙管，並將鋼 絲放入藥炷內，伸出來的部分彎 藥炷後端噴嘴處
折。
2
使用泡棉膠帶貼在火藥藥炷前端
熔燬，在火藥藥炷和回收裝置間 需裝置有阻燃層以作為保護。
將鋁箔紙把衛生紙包住後， 使勁用手揉捏成一團！
將已黏貼一圈泡棉膠的藥炷前端 塞入火箭箭身的紙管，試試看是
3 4
否會鬆脫或滑動，如果依然會鬆 脫或滑動，則需再用泡棉膠來增 加厚度。
4
避免回收裝置被高溫高壓的氣體
兩段泡棉膠帶避開鋼絲 黏貼在西卡紙管上
的西卡紙，使整個藥炷圓形增加 厚度，黏貼泡棉膠帶要避開鋼絲。
3
裝置自箭身內部彈射出來，為了
等圓周距 黏貼三小 段泡棉膠
避開鋼絲在 藥炷後端的 兩圈泡棉
增加泡棉膠若發生一圈太鬆，而 兩圈太緊的情況，則可以用等圓 周距離黏貼部份泡棉膠的方式，
5 6
而達到一圈半的情況。 若前端使用一圈半的泡棉膠，則 後端需要使用兩圈的泡棉膠，這 樣可以讓藥炷從火箭箭身後端推 入時，整個藥炷固定裝置能完全 被卡緊在箭身內側。
7 過量的快乾膠將會滲漏到
畫好參考線之後，要先固定好整個藥炷固定裝置，才
泡棉膠帶內側，將會導致
能黏貼安定片。使用快乾膠來黏貼藥炷固定裝置，快
藥炷被黏死在泡棉膠帶內
乾膠只需少量滴入上圖中紅線的部份即可，只要讓外
側，而無法正常地替換更
側的泡棉膠帶和箭身內側密合即可。
新火藥藥炷。
664 SCIENCE MONTHLY 2015.9
鬆緊程度要達到以下兩個標準：
1. 塞入箭身調整阻燃層大小不致 太緊，導致藥炷的前端噴出氣體 推不開阻燃層。
2. 不致太鬆使噴出氣體外洩，而 熔燬降落裝置。
理 ．物 ｜ Physics
安定片的製作 材料我們選擇 2 mm 厚度的巴沙木，製作 的時候需注意巴沙木的木紋方向。 折疊
翼展
後掠
前緣
末端
根部 後緣 先用西卡紙裁切正確大小的紙片，並用 2B 軟芯鉛
除了根部之外，前緣及末端
筆沿著西卡紙片外緣描繪外型在巴沙木片上。不
及後緣皆需用細砂紙小心打
論所設計的安定片形狀為何，前緣需與木紋方向
磨出低風阻的外型。
平行。
安定片的固定 箭身製作完成，請先在箭身上標示安排安定片的位置參考線，依照安定片的數目，必 須使安定片的排列成輻射對稱。
A&1
使用快乾膠來黏貼安定 4
片，整個黏貼的過程需
2
小心謹慎，一點小小的
B
C
失誤，將會造成實驗火
3
箭昇空後，嚴重地偏離
在安排安定片時可以在紙上畫好圓。三個安定面選用。三個安定面選用 A、B、C，四
應有的昇空軌跡。
個安定面選用 1、2、3、4，將紙管置於紙上便可輕鬆畫好參考線。 快乾膠只需要滴上一兩 滴在安定片的前緣，液
組裝
態的快乾膠就會延著安
用圖釘將裁縫用鬆緊帶固定在鼻錐上，並用 AB 膠作強化固定。在鬆緊帶上
定片與箭身紙管的接觸
穿小孔，並將已作好的降落傘其收攏後的棉線穿過鬆緊帶的小孔後，截取適
面漫延及硬化。
當的長度打結固定。 在使用快乾膠固定安定
將阻燃層由箭身前端推入箭身內部，
片後，靜置十到十五分
並貼緊箭身管壁內側及頂住火藥藥
鐘後，調製 AB 膠來強化
炷。
安定片的黏貼部份。AB
將裁縫用鬆緊帶尾端推入箭身前端
膠調製時，需充份攪伴
內側最少兩公分以上的距離，並先
過多的快乾膠，反而會讓箭
用快乾膠作初步固定。使用快乾膠
身紙管上都是硬化的快乾膠
最少五分鐘以上後，再用 AB 膠加強
大約攪拌三到五分鐘的
硬 塊， 安 定 片 反 而 無 法 固
固定。
定。
AB 膠的黏稠度最適合，
均勻等量的 A 膠與 B 膠，
用短棒將黏稠的 AB 膠塗
需等黏貼裁縫用鬆緊帶尾端的 AB 膠
抹在安定片與箭身黏貼
完全硬化，才能依前述折傘的方式
的部份。
將降落傘放入箭身內部，最後將鼻 錐套上箭身，則實驗火箭就算完成。
Vol.46 No.9
665
專欄文章
核融合與恆星的演化
張清 俊
臺大物理研
究 所 碩 士，主 修 宇 宙 學，目 前 任 教 於 北 一 女 中，參 與 南 一 版 高 中物理教科書編輯。
在宇宙誕生初期，這個世界上只 有很多的氫和氦，其他的元素是 怎樣產生的呢？
也許你已經聯想到核融合這件很厲害的事。今天我們將好
以積木來示範核融合反應
好了解核融合反應如何製造出各種元素，以及它又如何影
首先我們有兩個基本的積木如圖所示，現在若想要將它們接在一
響恆星的一生。
起，請問你會如何操作呢？
核融合反應有沒有終點 談到核融合反應，我們的粗略印象大概是較小的原子核就 如小塊的積木，接著就好像是疊積木一樣可以越疊越大， 那麼即使宇宙誕生初期只存在著很多的氫和氦，但只要透 過核融合反應就可以生成各式各樣形形色色的其他原子。
我們只要將其中一 塊積木中間凸出的
但是請你再想想，為什麼週期表的元素只有百來個而沒有
部 分 拔 掉， 就 可 以
一直延伸下去呢？其間是否還有什麼奧祕呢？
順利將兩塊積木拚 在一起了！
而且被拔掉的那一部分還可以 透過 E=mc2 將質量轉換成能量， 而這正是核能的來源。
678 SCIENCE MONTHLY 2015.9
就是那 道 光 ｜ Spectroscopy
讓我們繼續下去，如果現在我們已經有兩組之前所融合而成的較大 積木，若想要將它們接在一起，請問你會如何操作呢？
太陽如何發光發熱 利用一些簡單的數據分析，可以告訴我們太陽發光、發熱 的能量來源，若是僅靠燃燒所產生的將遠遠不夠。而由於 核融合反應所產生能量約是一般化學反應的百萬倍，因此 我們的太陽正是依賴核融合反應提供的能量來發光與發 熱！可是核融合反應也是需要「燃料」，那麼太陽中在進 行核融合反應的是哪一種元素呢？是氫在進行核融合反應 嗎？那麼其他元素也會參與核融合反應嗎？
能量 這一次我們同樣要將其中一
肩膀上。科學家在研究太陽等恆星的結構時，給了我們以
塊積木中間的部分拔掉（轉
下提示：
換成能量），並且將另外一 塊積木中間的部分稍微往前 推，就可以順利將兩塊積木
還能再繼續下去嗎？
要回這個問題稍微有點麻煩，不過幸好我們都站在巨人的
拚在一起了
1. 質量巨大的恆星受到重力影響會往內部塌縮，必須依賴 核反應所產生的高熱與向外膨脹的壓力來平衡，才能形 成一個穩定的結構。
如果現在我們已經有兩組之前所融合而成的大積木，若想要將 它們接在一起，請問你做得到嗎？
2. 核融合反應需要足夠高的溫度與壓力才會發生，而不同
「燃料」所需要的條件也不同，較小的元素（例如氫） 比較容易進行核融合反應。 亮度
( %
)
問題至此好像有點不一樣了，我們似乎沒有辦法將這兩塊大積
(
銜接在一起！
質量
木拚在一起，除非另外給一塊中間的積木才能將這兩塊大積木
)
%
溫度
出能量，但這一次我們卻反而要從外界提供質量（能量），正 是類似的原因使得一般的核融合反應有終點，從圖中我們約略 可以猜出此一終點產物正是 原子核中的結合能
100 75 50 25 0.2 100 75 50 25 0.2
表面
0.4
0.6
0.8
1.0
0.4
0.6
0.8
1.0
0.6
0.8
1.0
0.6
0.8
1.0
1.5×107 107 5×106 0 0.2 0.4 150000 1000 10 0.1 0.2 0.4
太陽內部並不是均勻分布，太陽的質量幾乎集中在一半半 徑以內的範圍，也因此這個範圍內的密度特別高，更容易
Fe56
進行核融合反應。從亮度與溫度也可以得到類似的結論： 核子數
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
鐵！
密度
但這是一個跟前面很不一樣的過程，前面的融合總是可以釋放
球心
30
60
真正在發光、發熱（亦即進行核反應）的部分僅是靠近中
90 120 150 180 210 240 270
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癌症免疫治療
2 0 1 4 年 第 一 屆 唐 獎 — 生技醫藥類獎
放開免疫細胞的煞車，讓免疫大軍重新嚴格審查癌細胞，全力消滅！ 促進免疫細胞戰鬥的關鍵分子，在此登場——
根據美國癌症研究機構（Cancer Research Organization）提供的資料顯 示，全球每年約有 1 千 4 百萬的人口被診斷出患有癌症，而每年約有 8 百多萬的人死於癌症。今年 6 月 17 日我國衛福部最新的資料也顯示出 臺灣在 103 年，癌症一如以往排在心臟病、腦血管疾病及糖尿病之前， 位列國人十大死因的榜首。因此世界各國的醫療及科研相關人員，多年 來不斷投入大量的資源及時間，在尋找各種更好、更有效的診斷方法或 治癌藥物來對付此一全球性的棘手問題。
682
臨床上，癌症除了以外科手術及放射線等手段來治 療外，以藥物治療乃是現今在各國的研究中較為重 視 的 一 塊 領 域。 以 藥 物 治 療 癌 症 的 方 法 大 致 可 分 成 四 類：（ 一 ） 化 學 藥 物 治 療（chemotherapy）; （ 二 ） 賀 爾 蒙 治 療（hormonal therapy）;（ 三 ） 標 靶 治 療（targeted therapy）;（ 四 ） 免 疫 治 療 （immunotherapy）。 文
由於化療和放射線療法無法區別正常細胞和癌細胞， 是摧毀性的治療方式，副作用十分大。賀爾蒙治療是
化學藥物治療
透過抑制細胞生長的訊號分子來抑制癌細胞增生，但 同樣也無法有效區分正常細胞和癌細胞。而標靶治療 是透過干擾癌細胞複製和存活的特定分子，來阻止腫
管永恕
瘤的生長和擴散。相較於傳統療法，標靶療法對腫瘤
美國北卡羅萊納大學教堂山分校 博士，現任教於臺大生化科學研
的專一性較化療要強，因此也減少了影響全身的副作 用。但是癌細胞的種類多元與突變速度快，對於癌細
究所，專長為 mRNA 分子代謝及 賀爾蒙治療
脊椎動物腦神經系統發育。
胞沒有表現特定標靶的病患，標靶藥物也將無治療的 效果。而免疫治療則是藉著激發病人的免疫反應，來 達到具有專一性治療的效果。由於免疫治療還能針對 癌細胞基因的不穩定性（genome instability）適當 的更改應變方法，也可借助血管系統進入腫瘤的深部 去攻擊病變的細胞，使得免疫療法比其他方法特別有
標靶治療
效。目前各國臨床上癌症的治療方式，多已經朝著免 疫治療的方向來發展。
我國在 2014 年第一屆唐獎（Tang Prize）的生技醫 藥類獎項（Biopharmaceutical Science）特別頒發給
T 免疫治療
了美國德州大學安德森癌症中心（M. D. Anderson
Cancer Center） 的 詹 姆 斯． 艾 利 森（James P. Allison）博士及日本京都大學（Kyoto University）醫 學院的本庶佑（Tasuku Honjo）博士，以彰顯他們在 發現 CTLA-4 和 PD-1 為免疫抑制因子，進而發展成為 臨床癌症免疫治療藥物上的卓越貢獻。本期《科學月 刊》特別邀請了臺大免疫所李建國教授及繆希椿教授 與其學生，撰文介紹 CTLA-4 和 PD-1 成為癌症免疫治 療藥物的過程，以及還有哪些有待突破的地方。
1. Cancer Research Institute http:// www.cancerresearch.org/ 2. W. Joost Lesterhuis, John B. A. G. Haanen & Cornelis J. A. Punt, Cancer immunotherapy – revisited, Nature Reviews Drug Discovery, vol. 10: 591-600, 2011 3. 唐獎官方網站 http://www.tangprize.org/#tang-prize
683
癌症與免疫系統的對抗戰， 戰線的開端 ...... 文
一波三折的癌症免疫療法發展 癌症免疫療法的想法最早可以追溯到 1891 年。當時對於人體的免疫機制仍 不清楚，但紐約癌症醫院的醫師柯里（William
Bradley Coley）發現，受過
嚴重感染的癌症病患，腫瘤竟然逐漸消失，柯里推論，用來對抗感染的免疫 反應同時也可以對抗癌症。他認為由感染引起的發燒可能是關鍵，因此他將 死細菌株（後來被稱為柯里毒素，Coley's
toxin）注入病人體內激發免疫反
左 / 李柏諺、右 / 繆希椿
應，延長發燒時間，結果注射毒素的病人存活率明顯高於控制組。但當時柯
李柏諺為臺灣大學醫學院免疫所碩
里的作法被認為風險太高，並沒有引起顯著的關注。
士；目前在服兵役。繆希椿為臺灣大 學醫學院免疫所副教授 ; 是李柏諺 的碩士論文指導老師。
在人們對於免疫學有更多的了解後，免疫系統如何對抗癌症再次成為新的話 題。1909 年，保羅 ‧ 埃爾利希（Paul
Ehrlich）提出免疫監控假說，他認為
免疫系統能夠隨時監控體內的細胞，並在細胞發生癌變的早期消滅癌細胞。 後來的研究證實，細胞生長複製所產生的自發突變遠比想像要高，但大部分 不正常細胞都在免疫系統監控下被摧毀。從此科學家開始嘗試利用各樣免疫 機制對抗癌症，可惜的是，因 1950 年代化療的成熟，還未得到突破的免疫 療法，又受到了冷落。
① 自體免疫指免疫系統攻擊自 身的體細胞。 ② 抗原是外來物質上的蛋白質 片段，可被免疫細胞辨認。
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1960 年代初，許多生物學家合力在胸腺中找到了 T 細胞。在體內 T 細胞可 細分為輔助型 T 細胞（helper T cells）、胞殺型 T 細胞（cytotoxic T cells） 與調節型 T 細胞（regulatory T cells）等。輔助型 T 細胞負責主導後天免疫 反應，促進胞殺型 T 細胞、B 細胞與巨噬細胞（macrophages）等的作用； 胞殺型 T 細胞可以消滅受感染細胞與癌細胞；而調節型 T 細胞能夠調節免疫 ① 反應的強度，避免自體免疫 反應過度傷害身體。各種不同的 T 細胞在身體 ② 中巡邏，同樣的特徵是——藉由細胞表面的受體與抗原（antigen） 或其他 細胞上的分子結合，進行辨識、攻擊、活化、凋亡等行為。T 細胞與其他細 胞的互動，是後來癌症免疫療法的基礎。
抗 PD-1 抗體的免疫療法 本庶佑發現的免疫煞車裝置
不踩煞車，往前
衝吧
從細胞凋亡到免疫療法 當艾利森發現 T 細胞受體的蛋白質結構，並且研 究 CTLA-4 分子的同時，本庶佑卻誤打誤撞地發
胞（圖一左）。2001 年時，配體 PD-L2 被發現， 會表現在樹突細胞 （dendritic cells）或巨噬細
現了 PD-1 分子，從分子生物學跨入了免疫學的
胞等免疫細胞的表面。
death）的機制，這是一種使細胞自殺以維持體
細胞的免疫機制？研究發現有兩種途徑，第一種
領域。1992 年，本庶佑的團隊正在研究細胞凋
亡，又稱為程序性細胞死亡（programmed cell
內恆定的方式。他們發現幾個 T 和 B 細胞株在細
胞凋亡時，會誘發一種蛋白的表現，這種蛋白被
那為什麼癌細胞表面能夠表現 PD-L1 以逃避 T
是藉著癌細胞誘導的致癌訊息傳導（oncogenic
signaling） 路 徑， 可 產 生 PD-L1 蛋 白 質， 這
命 名 為 PD-1（programmed cell death-1）。
種癌細胞天生具有的特質，被稱為「先天免疫抗
PD-1 的作用機制，並研究 PD-1 剔除小鼠，發
IFN-r）， 也 會 誘 使 細 胞 以 及 癌 細 胞 產 生 PD-
後 來 證 實 PD-1 會 表 現 在 B 細 胞、 自 然 殺 手 細
性 」（innate immune resistance）； 另 外，
現當缺乏 PD-1 基因時，小鼠會表現許多發炎症
L1，而腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,
在 發 現 PD-1 的 七 年 之 後，PD-1 的 配 體
科 學 界 將 PD-1 的 機 制 作 為 免 疫 療 法 的 想 法 也
胞和 T 細胞的表面。隨後，本庶佑教授著重在
狀，但這些小鼠卻對病毒有比較強的抵抗能力， 因此他開始思考 PD-1 是否跟免疫機制有關。
（ligand） PD-L1 也被發現，這時抑制 T 細胞 ③
免疫反應的新機制也更加明朗。PD-L1 會與 T 細
胞表面的 PD-1 結合，抑制 T 細胞的活化。在淋
巴結中接觸過抗原的 T 細胞會被活化而在表面表
現出 PD-1，當這些 T 細胞與周邊細胞的 PD-L1 結合時，T 細胞的活化就會被抑制，避免 T 細胞
活 化 對 組 織 的 傷 害。 可 說 PD-1 是 T 細 胞 的 一
個「煞車裝置」，而 PD-L1 就是啟動煞車的開
關。但是，後來也在許多種癌細胞的表面找到了
PD-L1 配體，這反而使得 T 細胞無法殺死腫瘤細
T 細胞分泌的發炎訊號，干擾素 γ（interferon-r,
TNF）也協同促進其表現。後者被稱為「後天免 疫抗性」（adaptive immune resistance）。
開始浮現。要避免癌細胞抑制 T 細胞，就必須 阻止 PD-L1 與 PD-1 的結合，開發針對癌細胞
的 抗 PD-L1 抗 體（antibody） ④ 或 針 對 T 細 胞
的 抗 PD-1 抗 體， 這 類 方 法 也 被 稱 為 檢 查 點 阻 斷（checkpoint blockade） 療 法。 例 如， 當
抗 PD-1 抗 體 與 PD-1 結 合 時，PD-1 就 無 法 與
PD-L1 結合，阻斷癌細胞對 T 細胞的抑制（圖
一 右 ）。 在 2002 年 的 動 物 實 驗， 證 明 了 阻 斷
③ 指可以和細胞表面上的大分 子受 體 結 合 的 物 質，結 合後 才產 生 生理 效 果。就像是 鎖 和鑰匙之間的關係。 ④ 是由 B 細 胞 產 生，可以 與 專 一 性 分 子 ( 抗 原，antigen)
結合的蛋白質。
PD-L1 與 PD-1 的結合，抑制了小鼠的骨髓瘤。
2004 年也發現，剔除 PD-1 基因會抑制黑色素
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教改應該如何改？ 課程設計與發展重要嗎？ 翻轉教學是什麼？ / / /
教育 十
國 二年
科學
教
特 教育
輯 在臺灣教改的路途上，總是存在著許多紛紛擾擾。這次讓我們回過 頭來，探究思考教育的本質。所謂老師，是要把自己懂的知識教給 學生？或是把學生該懂的知識教給他們？教育，或許更應該像是預 備環境和提供機會的場域。現在，有一群正為了未來的學校教育而 努力的人們，讓他們引領我們從各個領域切入，尋找臺灣教育改變 的契機。
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多元的真正意涵？ 教學是教師本位，還是學生本位？ 學生為何而學？ / /
未來？
物理─張仁壽
數學─單維彰
化學─陳竹亭
生物─陳妙嫻
地科─李文禮
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精選文章
（上）
看進骨頭內恐龍胚胎學
對於本文的讀者來說，這篇文章可能有些另類，因為我不打算照著學術界 的傳統論文方式，言必孔孟那樣硬梆梆、引用好多其它論文註解等等，反 而是從科普的角度來著筆，加上自己的實戰經驗，一方面介紹我這些年來 黃大一
所著迷瘋狂的恐龍研究，另一方面也記錄些許個人的心路歷程，如果出現 筆鋒帶著感情嘻笑怒罵的言詞，也只好敬請多多海涵我的臭屁，我的「陰
美國俄亥俄州立大學生藥學 博 士 班， 中 興 大 學 客 座 教 授，曾任蘋果公司中文電腦
謀／陽謀」其實很單純：如果能因而激發後浪超越前浪，那我的人生就很 值得了。
研發顧問、中華玩石家地科
vol.46
協會創始人理事長、天龍科 普國際基金會亞太總監。
「恐龍胚胎學」的建立
2013 年 4 月 11 日，五個臺灣學者專家的恐龍胚胎論文被
刊登於國際頂尖期刊 Nature，又榮獲為當期封面論文， 這是臺灣從未有過的紀錄，然而，這項成果的開端，必須 回朔到十年前的偶然。2003 年，玩石家地科協會到中國
雲南舉辦「百戰天龍」活動，那時我在中央電視臺的採訪
過程中，無意間撿到一個恐龍胚胎化石。後來在 2009 年
初，這個化石被證明是世界最古老的恐龍胚胎化石。透過 這樣的契機，「恐龍胚胎學」因而成為恐龍學範疇中的一 個新領域。 我們能夠有幸首先創立「恐龍胚胎學」，透過
以下所述「看進骨頭內」的研究方針，藉由各種先進的科 研儀器設備和方法，我們將深入瞭解為什麼恐龍胚胎發育 過程會如此快速？恐
龍為什麼會長那麼大？部分問題的
答案，已經在 2013 年的 Nature 封面論文內敘述，而目
前我們正在進行幾個很有趣的課題，以充實「恐龍胚胎學」
圖一：各種孵化階段的恐龍胚胎 大腿骨中央橫切面。 （作者提供）
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SCIENCE MONTHLY
的內涵。
精選文章
五個臺灣學者專家的恐龍胚胎論文被刊 登於《自然》，又同時榮獲為封面論文， 是臺灣從未有過的紀錄。（作者提供）
恐龍胚胎的福與禍 從恐龍學的角度來說，大約平均每個禮拜會有一種新 品種的恐龍被發現，而科幻電影如《侏羅紀世界》 等，長期以來對於普羅大眾的灌輸，使得恐龍議題一 圖二：這塊 2003 年無意間撿到的怪石頭，就是改變人們對於 恐龍認知的「始作俑者」。（作者提供）
直維持在相當高的熱度，從來沒有其它的古生物（如 三葉蟲、菊石等）能有此榮幸。但是，在這麼多的科 學論文和普羅新聞當中，有關於恐龍胚胎的，相當稀
內」是我與國際兩岸聯合團隊，考量臺灣過去沒有
少，而且如果有的話，絕大部份都是中晚白堊紀的恐
好好培養古生物學專家，而不得不「異想天開」所提
龍胚胎，年齡才七、八千萬年的「晚輩」！我們這個
出來給臺灣科研界的一條新路，為臺灣學者們打開了
是
一個新思維領域。臺灣從光復以來未曾培養過古生物
發現的恐龍胚胎，「死相」都太漂亮了，完整或幾乎
學者，以我個人來說，在視蒼蒼髮茫茫而齒牙動搖的
完整的恐龍胚胎捲曲在恐龍蛋裡面，漂亮得很。可是
年紀，想要重頭去學習古生物學已經太晚了。所以，
從另一個角度來說，如此的樣本，同時兼具「福」與
我乾脆放棄傳統古生物學那種「看骨頭外表（系統型
「禍」，「福」是這麼可愛罕見，「禍」呢？因為太
態描述）」的作法，把這些看骨頭外面的事項，交給
完整漂亮，斷絕了進行深入骨頭內研究的路，誰會
團隊裡諸多世界頂尖的科班古生物學者，他們才是訓
讓你我拔出某根骨頭來切割，看到骨頭裡面去？於
練有素的學者專家，在這方面，我還沒進幼稚園呢！
是，只能做到傳統古生物學的型態描述。進一步想，
雖然如此，臺灣學者們也不能妄自菲薄，透過我這個
完整絞合的恐龍胚胎樣本所提供的資訊，只是該孵
「看進骨頭內」的思維，我們來探看恐龍骨頭裡面到
化中恐龍蛋被掩埋的那個剎那，在剎那之前和之後
底是怎麼回事？皇天不負苦心人，我們還是能在全球
的恐龍胚胎發育，完全無法提供任何資訊，所以這
古生物界，做出領先傲人的成果來。我們團隊所發表
些「死相」完美的恐龍胚胎樣本，一方面是福氣，
的 Nature 封面論文，就是五位臺灣學者專家以「看
同時也是詛咒。
1.95 億年前、最早期恐龍的胚胎。再者，過去所
進骨頭內」的方式所完成。這五位專家沒有一位是科 班的古生物學者，甚至有好幾位剛開始的時候，老是
相對的，在我所發現的恐龍胚胎地點，除了圖二這個
搞不清楚「古生物學」和「考古學」的差異，經常考
相對來說比較完整的樣本之外，我們還撿拾到很多
古來考古去，鬧了不少笑話。
非絞合（Disarticulate）的零散骨頭，從完整度來 2015.9
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no.9
在研究世界最古老的恐龍胚胎過程中，「看進骨頭
美籍華人物理學家
獲得成功，要有一定的 運氣和時機，但勤奮是基礎。 崔琦
Daniel Chee Tsui
崔琦
獲得成功，要有一定的 運氣和時機，但勤奮是基礎。
美籍華人物理學家
1939~
崔 琦、史特莫（Hor s t L . Stor mer）
分數量子霍爾效應
及 勞夫林（Rob er t B . L aughlin） 三 人 因 發 現了激 發 態帶 有分 數 電子電荷 的量子流 體，而共 同 獲 得19 8 8 年諾貝爾 物 理 獎 。
可沿邊緣裁剪 但勤奮是基礎。
的運氣和時機，
獲得成功，要有一定
美籍華人物理學家
Daniel Chee Tsui
1939~
崔琦
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