科學月刊姊妹刊物
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全方位視野 科技人關懷
1
創刊於1982年
科技報導 S c i Te c h
Reports
#459 2020.3月號 每 月 15 號 出 刊
從病毒檢驗、疫情預測到藥物開發 如何面對COVID-19大爆發？
圖為美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）從美國一名 COVID-19 患者身上分離出 的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2），黃色為病毒本身、粉紅∕藍色則為細胞表面。
（Flickr-NIAID, https://flic.kr/p/2isTxpT; Pexels）
隨著2019冠狀病毒疾病（COVID-19）疫情加劇，韓
隊近日開發出篩檢試紙，希望能加快檢驗流程，而全球
國、日本、義大利等國相繼淪陷，臺灣至今也有40餘人
各國也加緊腳步研發疫苗和新藥。值得一提的是，臺灣
確診感染及1例死亡。民眾都很關心，這波疫情究竟會在
國家衛生研究院與中央研究院已成功合成高純度的抗病
何時結束？臺灣距離社區群聚感染的危機又有多遠？或
毒藥物「瑞德西韋（Remdesivir）」。這意味著臺灣能
許，流行病學的動態模型可以解答當中的一些疑惑。
開始生產新藥了嗎？該藥物的原開發商美國吉立亞科學
另外，面對病毒肆虐，中國科學家張鋒的CRISPR團
（Gilead Sciences, Inc.），又能行使什麼樣的專利權？
04 特別報導
23 科技智財
微生物體學新趨勢： 從菌到菌相再到轉譯應用
從瑞德西韋的專利組合 淺談醫藥專利醫藥專利態樣
10 精選好讀
28 生醫先鋒
新冠肺炎何時結束？ 以動力學模型估算「疫情結束日」
除了COVID-19，也要當心流行性感冒－ 流感病毒的認識、治療及預防
18 精選好讀
33 特別報導
追捕新型冠狀病毒的福爾摩斯？ 談張鋒的 SHERLOCK 試紙型檢測法
從個人防護到社區防疫， 公衛專家怎麼想？
科學月刊3月號 【一起運動吧】上市！ 當期介紹請見38版
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二○二○年三月十五日
科技報導
特別報導
石墨烯與矽晶材料結合 太陽光產氫效率提升 郭家銘
本刊主編。 臺灣大學材料學系教授陳俊維
方法的成本較高，恐不符合效益。
創刊於公元1982年1月
的研究團隊，日前將新一代的原子
於是，研究團隊選定具抗腐蝕及
中華郵政北台字第1461號
層石墨烯與矽晶材料結合，開發出
抗酸鹼特性，電子傳輸效能也相當
新的太陽能產氫平台，除增進陽光
好的石墨烯作為原子層材料。透過
吸收效率，也克服矽不耐酸鹼的問
化學氣相沉積法（chemical vapor
劃 撥：0018482-3 科學月刊社
題。研究發表於近期《先進能源材 料》（Advanced Energy Materials）
deposition, CVD）讓石墨烯大面積
主 辦：台北市科學出版事業基金會 出版者：科技報導雜誌社
期刊，並被選為封底故事。
執照登記為雜誌交寄 行政院新聞局登記局版台誌字第3034號 訂 閱：全年12期1000元
發行人：張之傑 執行總監：趙軒翎
全球都在追求多元的能源替代
總編輯：林翰佐
方案，其中包含太陽能及氫能。不
副總編輯：趙軒翎 蔡政修
過，由於太陽能無法被儲存或傳
編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌 李精益 周鑑恆 林秀玉
輸，使得應用相當受限；而氫能在 商業化也面臨製備成本高昂、電力
成長後再與矽結合，便可形成蕭特 基接面（Schottky junction），能有 效分離矽吸收太陽光後產生的電子 與電洞，進而製造氫氣。
石墨烯轉印技術的突破
林宮玄 邱韻如 金升光
消耗較大的挑戰。因此，若能把太
而此研究最重要的突破，便是
金必耀 門立中 紀延平
陽能轉換為氫能，便可一次克服這
將石墨烯轉印到表面粗糙且抗反
范賢娟 倪簡白 高啟明
兩個困難。
射的矽板上。傳統轉印法需透過
高憲章 張大釗 張敏娟
聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl
陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 單維彰 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 黃正球 黃相輔 楊正澤 葉李華
利用粗糙矽表面 增進陽光吸收效率
methacrylate, PMMA）將石墨烯置於 粗糙表面，但因PMMA為較硬的高 分子，所轉印出來的石墨烯會浮在
廖達珊 管永恕 劉宗平
氫能的產生方式主要為電解水的
表面，黏貼成效並不佳。後來，陳
蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家
過程，太陽光與觸媒取代電能來完
俊維的學生在某次心血來潮下，才
成這個任務。此次研究以矽作為吸
利用較軟的高分子將石墨烯轉印到
主 編：郭家銘
收太陽光的材料，唯表面平坦的矽
十塊錢硬幣上，不僅黏貼效果好，
美 編：黃琳琇
對陽光的反射率高達40％，因此需
也讓後續產氫的工作得以執行。
業務經理：李金穗
在基板上製作抗反射層，才能更有
鄭宇君 鄭運鴻 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平
業務助理：廖本翔 社 址：臺北市羅斯福路三段77號7樓
效率地吸收太陽光。
石墨烯的高穩定度解決了過去太 陽能產氫效能低落的問題，且不需
電 話：(02)2363-4910
此外，由於這項材料會放在具酸
使用昂貴的ALD技術，經規模化設
傳 真：(02)2363-5999
鹼度及腐蝕性的電解液裡，因此還
計後頗具商業發展價值。而陳俊維
需解決矽不耐酸鹼的問題。過去科
也提到，除了傳統的鉑觸媒外，其
學家多以原子層沉積（atomic layer
它觸媒仍待開發，盼完整的太陽能
deposition, ALD）法在表面鍍上一
產氫平台能盡快問世、以解地球能
層的氧化物以做表面改質，不過此
源危機。
E - mail：scimonth@gmail.com 印 刷：赫偉有限公司
《本刊長期徵稿，請見40版稿約》
SciTech Reports
二○二○年三月十五日
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二○二○年三月十五日
科技報導
特別報導
微生物體學新趨勢： 從菌到菌相再到轉譯應用 林秀玉
真理大學通識教育中心自然學科教授兼召集人。
趙軒翎
本刊副總編輯。
長久以來，腸道微生物就像是
治療學系教授、消化疾病研究室主
人體中「被遺忘的器官」；但是，
任于君，以「直腸癌的非細菌類微
近年來的研究成果，讓我們無法再
生物相」作為大會演講的主題。她
忽視腸道及居住其中的微生物體。
認為長久以來，各界多關注於腸道
臺大醫學院副院長吳明賢出席第四
微生物中佔比高達99.4％的細菌；
屆亞洲微生物體趨勢論壇，在「醫
然而，最近的研究焦點，轉向佔
用微生物學的演化與革命：挑戰與
比極為稀少的腸道真菌、病毒和古
機會」大會演講中提到，自從2008
菌。她自己的研究團隊分析直腸癌
年美國啟動人類腸道菌研究計畫之
病患糞便中的真菌組成與豐富度，
後，帶動全球微生物體學研究蓬勃
指出與人體共生的真菌可能與直腸
發展，國內外益生菌市場受益而迅
癌有關聯，也可能影響預後。
速成長，在此同時為各界帶來許多 挑戰與機會。
微生物體學概念轉變
不過于君補充說明，目前這些 研究仍屬關聯性研究並不是因果研
代謝體，來做出因果推論。
第二代益生菌與 中草藥的加入 益生菌研究的蓬勃發展，使業界 趨之若鶩；對此，長庚大學醫學生 物技術暨檢驗學系教授賴信志則提 出第二世代益生菌發展的可能性。 賴信志指出，益生菌研究已經從 第一代發展到第二代，發現微生物 體生態是同時需要多醣成份的「益 生質（prebiotics）」、各代的「益
究，因此還需要後續研究加以釐清
生菌（probiotics）」，以及益生菌
「相關」背後的「因果」機制。
代謝物的「後生元（postbiotics）」 相互作用。這三者的共生與共伴，
吳明賢表示，過去認為「單一細
吳明賢也認為，腸道菌與特定
菌導致單一疾病（one bacteria, one
疾病或健康狀態有關聯的研究，如
disease）」，如今則開始從「致病
雨後春筍般發表，但許多結果都還
菌（pathogens）」過渡到「致病有
無法證明因果關係，有待進一步探
機體（pahtobionts）」的概念轉變，
究來破解致病機轉。另一位大會演
使各界對疾病的理解面臨了不同
講人，中國熱心腸生技研究院執行
的挑戰。而且，現代人不只關心
長、筆名「熱心腸先生」的腸道健
如何去除壞菌，同時開始重視培養
康領域科普人士提到，接下來腸道
好菌；而醫學界解讀疾病成因不只
菌研究的趨勢將從觀察菌群特徵轉
是病菌，也可能是發生「微生物
為更細部的分子機制探討。再者，
西方科學研究路徑一般是從實
相缺乏症（microbiota insufficiency
吳明賢呼籲研究人員不能停留在做
驗室的細胞實驗到動物實驗，再
syndrome）」。
定序，而是要善用腸道菌研究的三
到醫院的臨床試驗；為求醫藥安
大「神器」：動物模式、培養體和
全，臨床試驗至少需要完成三個
香港中文大學醫學院內科與藥物
可以協助微生物菌相達到平衡和維 持穩定的狀態；特別是第二代益生 菌的研究，開始重視中國古老草藥 所扮演的角色。自古以來，中國有 許多的中草藥經典，使用「君、 臣、佐、使」的用藥原則，其中的 寡醣或多醣可能成為益生質的重要 成份。
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特別報導
二○二○年三月十五日
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分期，才能核准上市；因此，中草
腸道到血液和淋巴，系統性地影
藥研究難免需要透過西方科學研究
響宿主，以及它們如何進行調節
在近年來講求精準醫療和個人
方法來確證其中的活性成份及分
（modulation）等問題的研究，將
化醫療的時代潮流中，與許多疾
子作用機制。草藥中有許多的活
會越來越多。
病相關的腸道菌研究無法落於人
性成份，將開啟第二代益生菌研
促成共同合作。
後；「不應該只考慮第一基因組
究從「益生菌」到「活生物療法
腸道微生物體研究
（primary genome），而沒有考慮到
（live biotherapeutics）」的光譜範
亟需各界參與
基因、產物比人還多的微生物體第
圍。換言之，傳統中草藥可能成為
第四屆亞洲微生物體趨勢論壇
二基因組（secondary genome）。」
新的「益生質」，第二代益生菌研
是微生物體產學研醫等領域人士
吳明賢說。他呼籲學界、業界能積
發可能成就保健食品或藥品，也有
出席與共襄盛舉的研討會，於今
極合作，促進腸道微生物相的研究
機會找出各種「後生元」及其特
（2020）年1月3日至4日，在中央
和加速實際的臨床應用。他也提到
色。如今，腸道與身體的關聯，從
研究院人文與社會研究所國際會議
目前全球政府都在加碼腸道微生物
「菌─腸─腦」軸線的觀點又發展
廳舉辦。它提供了一個場域讓國內
相關研究，希望未來相關會議能邀
到「菌─腸─所有器官」軸線的觀
外微生物體研究學者能夠聚集在一
請政府單位參與。
點，探討傳統中藥草、益生質、益
起，發表各自的新研究成果，以及
生菌、後生元和類生元，如何從
凝聚討論和腦力激盪出新的想法，
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二○二○年三月十五日
科技報導
特別報導
談亞洲微生物體趨勢論壇與研究發展 林秀玉
真理大學通識教育中心自然學科教授兼召集人。
國內外學術界早年挹注腸胃道研
能量攀高，帶動科學論文發表劇
用到醫療領域與產業領域，甚至是
究經費不多，不太重視這方面的相
升。2009年後，腸道菌群領域普遍
民眾的日常生活中。
關研究。近年來腸道科學研究在微
出現引用數高的論文，可見一斑。
生物體研究蓬勃發展的帶領下，已
國內學術界也跟上這股風潮，
經大為不同。如今，無論是挹注經
陸續成立學術團體和投入資源，例
費、研究主題、參與機構或參與國
如：2003年創立臺灣乳酸菌協會、
家等方面，都大幅增加。
2016年起首辦亞洲微生物體趨勢論
於狹義的腸道微生物，亦即只探討
壇，之後每年定期舉辦益生菌學術
「細菌類微生物相」，鮮少觸探廣
國內外吹起
研討會；臺灣大學、陽明大學、長
義的腸道微生物，包括細菌類、腸
人體微生物體研究風
庚大學與工研院等許多大專院校、
道真菌體、病毒體和古菌體等更多
學術機構陸續號召成員組成研究團
物種的微生物相。另外談及「益生
隊，積極發表益生菌相關研究成
菌」、「益生質」到「後生元」的
果。科技部於107年度起徵求人體
研究發展，甚至從「單一病因導致
微生物相專案研究計畫，今年度則
單一疾病」擴展為「多種病因導致
於2020年02月18日截止申請。
單一疾病」的疾病觀念，都可能改
2007年美國國家衛生研究院 （National Institutes of Health, NIH） 通過一項上億美金的「人體微生物 組研究計畫（Human Microbiome Project）」預算；2013年啟動第二
從論壇看見的研究趨勢 今年1月舉行的第四屆亞洲微生 物體趨勢論壇談「益生菌」，多屬
階段計畫，擴及人體口腔、皮膚、
國內外舉辦的相關研討會或學術
變精準化醫療、食品科學、藥學、
鼻腔、腸胃道和泌尿生殖道等五大
發表中，出現比過去更多與產業或
營養學、中醫藥等領域走向，以及
部位的微生物相。2008年美國總統
臨床連結的內容。工研院公布「微
啟動多體學、系統生物學、人工智
布希（George W. Bush）宣布啟動
生物相將成為新時代的個人營養保
能等領域攜手促成整套系統化的生
「微生物組國家級計畫」，同年全
健思維，甚至改變醫療等產業發
物學方法。
球科學家呼籲啟動「國際微生物
展」，不少研討會陸續邀請「產、
此外，腸道菌群和遠端器官的交
組計劃」，如今已有美國腸道計
官、學、研、醫」等人士參與，呈
互作用，可能被連結或解釋為新的
畫（American Gut Project）、英國
現跨界合作發展的趨勢。過去腸胃
共病之源，如：肥胖、阿茲海默症
腸道計畫（British Gut Project），
是被隱匿不見或被忽視的身體器
（Alzheimer's disease）、帕金森氏
和澳洲腸道計畫（Australian Gut
官，在透過科學研究提供相關知識
症（Parkinson's disease）、妊娠等。
Project），也陸續有全球科學家投
後，「菌、腸胃與身體」這三者被
目前積累的科學研究成果，可能影
入腸道研究行列中，使得整體研究
搭建起休戚與共的關係，如今被應
響現代人的營養、免疫、代謝、身
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特別報導
二○二○年三月十五日
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心、腫瘤、心血管等科學知識或醫
仍需要關注可能對人體、生態的負
學研究成果過度簡化或推論，研究
療，映照出「腸道、疾病、藥物」
面影響以及實際的效益多寡。
完整或不完整、實驗效果明顯或不
或「腸道、保健、食品」這三者的
菌群失衡可能是發生疾病的原
相生相伴，「腸道微生物與人體健
因，也可能是環境生態改變後的結
康」的連結逐漸被各界動員起來。
果。人體是個生態體系，每個人則
這個論壇中幾位微生物體領域的
擁有不同的生態體系；換言之，人
專家共同指出，腸道微生物具有龐
體是生物，微生物也是生物，不同
大商機，但同時需要更多基礎研究
不過值得注意的是，在微生物
種生物在不同的環境裡發生互動，
支持，也需要「產、官、學、研、
體學研究中，提出正反意見解釋
所產生的連結和因果關係其實是相
醫」的共同合作，才能達成未來是
（Pros & Cons）的研究報告越來越
當複雜的。耙梳目前發表大多屬於
各界藍海的願景。
多，告訴我們微生物可載舟也可覆
關聯性研究，鮮少是因果研究，且
舟。微生物體學研究與發展是正
以老鼠等模式生物研究居多，極少
在進行中的科學研究，坊間也有許
數為臨床人體試驗研究，因此後續
多商品販售，不少功能訴求涉及科
仍有待釐清相關性研究背後的因果
學、科技和社會等許多面向，目前
機制，以及發表系統性進行臨床試
多看重的是對人體的正面效益，但
驗的完整結果。有些坊間商品把科
水可載舟亦可覆舟
明顯，實際應用的結果尚且有些留 白，需更多留意與關切。
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二○二○年三月十五日
科技報導
特別報導
念博士有無效益，畢業生怎麼看？ 郭家銘
本刊主編。
「博士生賣雞排」的印象深植
學校各領域博士畢業生人數做加權
香，但也由於調查者橫跨17年，甫
民心，國家實驗研究院科技政策研
處理，根據現齡、畢業年齡、畢
獲學位者尚無法評估效益為何。
究與資訊中心（以下稱科政中心）
業領域、就讀身份與就讀動機等特
此外，在職進修與碩士畢業後先
於本（2020年3）月舉辦記者會時
徵，分析並歸納出不同群體攻讀博
就業再讀者認為學位的效益較高，
表示，現階段博士供不應求，然民
士的效益。
為滿足工作需求或自身理想而攻讀
眾對取得博士學位多抱持疑慮。因
結果顯示，現齡越長者認為值得
博士的人，也較其他族群（如滿足
此，科政中心針對「博士學位值不
的比率較高，唯畢業時未滿30歲或
他人期望、家庭影響）有較高比率
值得」與「哪些群體有較高效益」
超過45歲的博士相較於30~35歲的
認為可透過博士學位獲益。對此羅
進行調查，盼平反此一負面說法。
區間，對此抱持正面看法的比率較
愛雁建議，若很早就確定要攻讀博
研究團隊透過科技人才與研究成
大，且畢業年越早者（2001~2005
士學位的人，應一鼓作氣、盡快取
果服務平台（NPHRST）寄發問卷
年）也有較多人肯定博士學位的
得學位；而有其他考慮者，則可先
給近17年畢業的2萬9千多名博士，
效益。科政中心副研究員羅愛雁
行就業，透過工作經驗釐清對學位
在回收問卷後以教育部公布的國內
表示，這意味著此學位可能越陳越
的動機與需要，再行規劃。
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實況基地 Technology Industry
二○二○年三月十五日
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10 二○二○年三月十五日
科技報導
精選好讀
2019冠狀病毒病何時結束？ 以動力學模型估算「疫情結束日」 徐丞志
臺灣大學化學系助理教授。
流行病傳播時，隨著時間變化， （原文發表於個人臉書，https://scimonth.pse.is/PWGNE，2020 年
被感染的人數可能是多少？關於
1 月 30 日 5:11 PM）
這個問題，流行病學家從上世紀
本文主要作教育用途，嘗試以高中與大學教科書中的觀點，讓
前期就已參考過往經驗，提出各
有基礎理化背景的民眾理解疫情的可能進展。本文所提出的模
種數學模型來描述。以嚴重急性呼
型非常簡陋，許多假設可能與實際狀況差異甚遠，不能當作真
吸道症候群（SARS）為例，2003
正的流行病學預測，也未經同儕審查（peer review），亦不能
年就有至少十篇的統計模型被提出
作為正式的學術報告。
來，隔年還有人寫了文獻回顧整 理。這些模型所需要的數學工具較 複雜，非相關專業背景的人不容易
「老師，請問武漢肺炎疫情
近，引起國內外媒體的討論，甚至
知其究竟，筆者在此取用流行病學
什麼時候才會結束？」
讓《經濟學人》（The Economist）
早期最經典的易感－感染－恢復模
在2月13日的報導中引用該數據
型（susceptible-infected-recovered
（圖一）。在此，我把當日發表的
model, SIR）的前半部，並從化學
原文稍作整理與改寫，並與學術界
反應的碰撞理論作為起點，以較直
的同儕們分享討論。
觀的方式描述傳染病的傳播方式以
這是我學生在今（2020）1月29日 問我的一個問題。當時全世界都還 稱2019冠狀病毒病（COVID-19）作 武漢肺炎。 我當下回應是，我不是公衛和流 行病學專業，所以無法回答。不過 學生問的這個問題，從化學課本中 教過的反應動力學知識或許可以嘗 試推敲出來。也因為這個問題，我 隔（1月30）日在個人的Facebook上 發表了一篇以科學教育為出發點的 文章，討論該疫情在中國大陸境內 的可能走勢，其中一個預測曲線因 與後來官方公布的確診數字相當接
圖一：徐丞志以簡單的動態模型，預估中國大陸在 COVID-19 疫情中確診人數的走勢，並 受《經濟學人》引用刊登。
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精選好讀
二○二○年三月十五日
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及被感染人數隨時間的變化。接
發生後進行隔離防疫，相當於限制
中筆者假設每個人的傳播能力是
著，再嘗試以過去經驗和其他專家
Ｂ可以觸及Ａ的機會和範圍，因此
一樣的。
的意見，來「預測」本次新冠肺炎
Ａ＋Ｂ的總數量會隨著防疫的落實
在中國大陸境內可能的走向。
而大幅減少，形成一個初始的邊界 條件，並決定最後的總感染人數。
簡化動力學模型 首先可想像，在一個空間裡有 兩種人：一種是健康的人（用Ａ表 示），另一種是不幸被感染的人（用 Ｂ表示）；Ａ和Ｂ在這個空間中會隨 機亂走，因此有一定機率會彼此相 碰。當Ａ碰Ａ或Ｂ碰Ｂ時，並不會有
在此極為簡化的模型中，每日新 增的被感染者（delta [B]）即化學 的二級反應式，寫成數學式就是：
過去案例探討：從SARS、 登革熱案例驗證 理論建好後，就要進行驗證。 以2003年的SARS和2014~2016 年的臺灣登革熱疫情來看，大致上
delta [B] = 「當日患者數」
都能有不錯的擬合（下頁圖二）。
x 「當日健康者數」 x 常數
從圖上來看，不管是登革熱或是
([A]*[B]* Const)
SARS，每週或每日的「新增人 數」都是兩側低、中間高的曲線。
反應，但是當Ａ碰到Ｂ的時候，則被
用這樣的式子就可以計算，隨著
SARS疫情因為是逐日登載，所以
感染的Ｂ有一定機率會將健康的Ａ也
疫情演進在不同時間點被感染者的
上下跳動的幅度較大；而登革熱數
變成Ｂ（將病原傳給Ａ）。
增加速率。SIR模型的前半段，其
據因為是每週記錄，相當於做了七
實就是化學的「自催化反應」，兩
點平均，故相對平滑許多（R 2值甚
把上述的情況用一條不可逆的化 學反應式來代表：
者間的動力學行為完全相同。但是 有幾點需要特別注意：
A（一位健康者）+B（一位被感 染者）→2B（兩位被感染者）
1.此模型假設人一旦被感染就具有 傳染力，即使是在潛伏期也是。
至都可以超過0.95，意即此模型的 解釋能力很高）。 為方便理解和比較不同傳染病 間疫情的差別，先定義校正曲線上
此反應速率會跟空間中健康者
2.因為從感染後進入潛伏期到出現
半高寬所橫跨的期間為疫情的「高
Ａ和被感染者Ｂ的數量分別呈正相
症狀，以及檢體送樣後到確診，
峰期」，作為一個比較疫期長短的
關，因此當一群Ａ裡面忽然有了
都需要一點時間，故確診日期與
基準，如2015年臺南登革熱高峰期
Ｂ，隨著時間演進，整個群體會逐
實際被感染日中間會有誤差，以
（約六週）就遠比2014年的高屏區
漸都變成Ｂ。而Ｂ的數量增加最
COVID-19疫情來說，約有10~15
登革熱疫情（約十一週）要短。而
快的時候，並不是最剛開始出現Ｂ
天的延遲。
同樣是SARS，在香港疫情高峰期
時，而是Ａ和Ｂ數量差不多的時候
3.為方便起見，假定每個人的延遲
約40天，但在臺灣就大概只有18天
（因為兩者相碰的頻率最高）。因
時間相同，筆者直接將官方統計
（儘管當年4月24日和平醫院已封
此，起初Ｂ人數不多時，人數增加
的「確診日期」來套用到模型上
院，但從事後數據看來，真正的高
得並不快，而當跨過最高峰後因為
面，用來估算每日新增「確診
峰要到5月10日之後，而此時香港的
可被感染的人變少了，Ｂ所增加的
數」，而非無法被實際量測到的
疫情已近乎結束）。
速率也就會接著降低。
「感染人數」。
總確診數則為整個曲線的線下
理論上，在不考慮健康者Ａ自然
4.先前的SARS或MERS都證實存在
面積，因此曲線涵蓋的範圍愈大，
死亡的情況下，Ａ＋Ｂ的數量會等
少數超級傳染者，對疫情傳播有
感染人數愈多。特別注意的是，圖
於區域內的總人口數。但若在疫情
關鍵作用，但在這個簡易的模型
上的縱軸代表的是單位時間（天或
12 二○二○年三月十五日
科技報導
精選好讀
圖二：數據來源包括 WHO 網站和臺灣傳染病統計資料查詢系統。圖中的校正曲線為模型預估的理論值，圓圈則為實際值。
週）內「新增」的個案數，因此這
各家統計的COVID-19感染人
另一個比較可信的，是英國蘭卡
裡說的疫情結束，是指感染人數不
數，從幾萬人到上億都有人估計，
斯特大學（Lancaster University）
再新增，而非感染人數歸零。即使
估最高的是約翰霍金大學（Johns
資深學者里德（Jonathan Read）等
感染人數不再新增，可能還是存在
Hopkins University）資深學者東爾
人在1月24日放上medRxiv的一篇
大量感染人數和新增死亡人數。
（Eric Toner）在去年10月就預測的
論文。它的第一版中提到，在沒有
新型冠狀病毒會大流行並殺死6500
有效的防疫措施下，到2月4日前，
萬人，但是這個數據提出當時還尚
光是武漢地區就會有約20萬人被感
回頭再看此次的COVID-19疫情。
未發現有引發COVID-19的病毒，加
染，且疫情在中國大陸各大城市會
在用這個模型作數據推估前，可先
上這個數字是在毫無防疫措施的前
隨著疫情遍地開花。不過在他們1月
看一下其他流行病學專家怎麼說。
提下推估的，因此先暫且擱一邊。
27日上傳的第二版論文中，已刪去
未來疫情走勢預判
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二○二○年三月十五日
13
圖三：以上述模型預測中國大陸境內武漢肺炎未來每日「新增」確診人數。
該段20萬人染病的預測，並在修正
市也會出現大規模傳染，因此整體
情景（pessimistic scenario），接近
參數後更新了其中一項數字，推估1
疫情要到4月底才封頂。
里德在第一版論文中提到防疫效果
月22日前在武漢的總感染約是兩萬
綜合上述預測的可能感染人數和
低、感染人數在2月4日破20萬的情
人。不過須注意的是，這篇並沒有
疫情高峰，搭配截至1月30中國官方
況（注意可被觀察到的「確診數」
討論何時會是疫情高峰。
公布的確診數據，接著嘗試以此簡
要推遲到2月18以後），另外參考當
此外，在1月底時，有兩位醫界
化的動力學模型來推估從當天之後
年SARS在臺灣高峰期大約18天，
專家不約而同分別作出預測，第一
每天可能「新增」確診數。筆者在
即可得出狀況一的曲線。在這個
位是當年抗SARS的大將鍾南山，
1月30日的文章裡給了三個預測狀
推估趨勢中，確診數高峰要到2月
他認為疫情大概在2月9日達頂峰，
況，分別以感染人數從多到少、每
9號左右之後才開始，並且持續約
但是沒有預估最終的確診人數。第
日確診人數高峰從遠到近來排序，
三週，最高峰時每天新增的確診病
二位是香港大學醫學院院長梁卓
如圖三。（因篇幅關係，模型參數的
例會達到一萬人，最後總人數約24
偉，他推估在1月27日武漢已有四萬
設定、優化等細節就不在此贅述。）
萬。此外，這個預測狀況也會很類
多人感染，且因中國大陸其它大城
狀況一，也就是圖一上的悲觀
似2003年臺灣的SARS，和平醫院
14 二○二○年三月十五日
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封院時距離高峰期還有兩個禮拜；
這個趨勢線即為圖一上的樂觀情
而這次武漢封城距離2月9號也大約
景（optimistic scenario），接近鍾
是兩週多一點的時間。不過這個狀
南山的預測，並在套用模型後可推
在此特別強調，圖上的預測都是
況的前提是前面封城的防疫效果不
算確診人數總數，推估約六萬人左
在新冠肺炎疫情沒有在中國境內其
佳，到2月後才停止大規模人傳人的
右。要區分狀況一與狀況二，則可
它城市大規模群聚感染的情況下才
情況，而里德那篇論文的第二版也
觀察從2月中旬起是否新增數有下降
成立，因為若從其它城市開始新的
拿掉了這個預測。（從2月中之後的
趨勢，如果下降幅度明顯，到了月
散播，會爆發出新的獨立疫情，並
數據判斷並沒有走這個曲線）
中後低於每日兩千人，那可能就代
且和舊的曲線交疊，會讓數據判讀
狀況二就是武漢等城市封城隔離
表高峰期已經結束，大概可以判斷
相對複雜。若要考慮這樣的情況，
後有達到防疫效果，因此在1月23日
這波疫情有機會在二月底之後逐漸
就會有一個圖上沒畫出來的狀況
後人傳人的情況大幅收斂，往後推
落底。
四，也就是梁卓偉講的，其它大城
2峰期每天會有2000~4000個新增確 診病例，並持續到2月中旬。
推估日1月30日達到高點的情況！但 此版本並未發生，就不再敘述。
狀況三則為立即停止（Immediate
市遍地開花，疫情就真的要落到3、
halt）曲線，狀況最樂觀，即在模型
4月才能善了。（《刺胳針》（The
圖四：1 月 30 日前的預測數據點。其中，黑色粗圈為 1 月 30 日前用於預測的數據點，灰色粗圈為 1 月 31 日起官方所公布的中國大陸境 內「每日新增確診人數」。
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二○二○年三月十五日
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15
Lancet）在2月1日發表一篇論文，
見，認為中國官方的數據不可信，
根據他們的流行病學模型推估，疫
因此這篇的趨勢預測可說是「廢料
再次強調，本篇的目的是作為教
情要到4月之後才會達到高峰）。
進、廢品出（garbage-in, garbage-
育用途，希望以相對精簡且直觀的
out）」。無可否認地，這個爭議
方式去理解疫情可能的趨勢。實際
點確實存在。本次武漢地區因為疫
上，流行病學中經典的SIR模型，
情嚴重程度遠超過當地醫療體系可
就是在健康者和被感染者之後，
以承擔的量能，有不少出症狀的患
多了一個R（代表康復者）。對此
者無法獲得專業的醫療照護，加上
模型有瞭解的人會發現，本篇的
疫情初期受限於檢測量能的不足，
模型只有S和I（對應到A和B），
因此可預期存在大量被感染且有症
所以沒有辦法計算基本傳染數
狀者未列入官方確診人數中。這部
（reproductive number, R0），相當
分的誤差值是用這個模型推估上的
於被感染者一直具有傳染力，這點
盲點，但用於整體疫情趨勢的判讀
很不符合真實世界的情況。而化學
上，相信仍具有一定的參考意義。
動力學（chemical kinetics）過去在
數據更新與討論 本文原文發表於1月30日，從圖 四可以看出大致上的趨勢與模擬的 狀況二有相當程度的吻合。要特別 注意的是，此前的確診數都是實驗 室檢測的確診人數（即黑色與灰色 粗圈），然而從2月12日開始，疫 情最嚴峻的湖北省加入了「臨床診 斷 （clinical diagnosis）」作為確診 的依據，因此當天的新增確診數暴
醫藥、生態、傳染病等領域大量地
增約一萬5000例，但若單只看realtime PCR確診的人數，依然落在狀
考價值。
結論與聲明
被應用，也在此希冀透過此文，讓 所有的學子與學術工作者更瞭解基
況二的曲線範圍內。而後在2月16日
本文中筆者以簡化後的反應動力
起，官方公布的數據就不再將「實
學模型來描述傳染病的傳播模式，
驗室檢測」和「臨床診斷」的確診
試著讓具有高中以上化學基礎的人
數分開報導，因此數據點包含了大
以直觀的方式理解傳染性疾病的爆
〔註〕由於 WHO 所公告的數據均將臺、港、
量的臨床診斷確診而無法再使用預
發與疫情特徵。此外，截至2月26
澳數據列入中國，為避免混淆，本文多折衷使
測曲線去做擬合。然而，就算直接
日的中國大陸境內確診數趨勢來
以總確診數來看，整體的疫情趨勢
看，若後續在武漢以外的中國大陸
依然比較接近狀況二的預測。
境內城市沒有大規模發生疫情傳播
特別注意的是，截至2月26日截
的情況下，此次中國的COVID-19
稿當天，包含「臨床診斷」的累
疫情有機會在2月結束後漸趨尾
積確診數為78064人，若扣除2月
聲。然而，儘管新增確診數不再大
12~15日等四天的18450例臨床診斷
幅度增加，仍然存有大量的被感染
數，總確診人數大約為六萬人，此
者，以及日漸增加的死亡病例數。
即為狀況二曲線最初所預測的六萬
而近日在中國大陸境外（如南韓、
人總數。在沒有大量新增確診數的
伊朗、義大利、以及鑽石公主號）
情況下，大致上可以判斷本次疫情
也出現大規模的傳染，雖然不樂見
的走勢應最接近狀況二的模擬。
到其它國家也發生類似的疫情，但
在此特別補充，在預測趨勢公布
在中國境內疫情走勢對其它發生疫
後，收到很多來自民眾和學界的意
情的國家來說，依然具有高度的參
礎學科的重要性。
用「中國大陸」作說明。
參考資料
1. Novel Coronavirus (2019-nCoV) situation reports, World Health Organization, https:// scimonth.pse.is/QB73N. 2. 中華人民共和國國家衛生健康委員會， https://scimonth.pse.is/PAR4U。 3. Jonathan M. Read et al., Novel coronavirus 2019-nCoV: early estimation of epidemiological parameters and epidemic predictions, medRxiv, 2020, https://scimonth.pse.is/PS86U. 4. 林則宏，〈大陸專家鍾南山預估 武漢肺炎約 再十天達到高峰〉，聯合新聞網， 2020 年 1 月29日，https://scimonth.pse.is/PRJH5。
延伸閱讀
Compartmental models in epidemiology, Wikipedia, https://scimonth.pse.is/QB3NX
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18 二○二○年三月十五日
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追捕新型冠狀病毒的福爾摩斯？ 談張鋒的SHERLOCK試紙型檢測法 黃子懿／臺灣大學醫學系一年級生。 陳佑宗／臺灣大學基因體暨蛋白體醫學研究所副教授。
近日新型冠狀病毒（SARS-
未來再次遭到感染時，能更快識
C o V- 2 ） 疫 情 持 續 延 燒 ， 相 關 各
別並摧毀同種噬菌體。而Cas指的
界研究更是如火如荼地進行。今
是由CRISPR相關基因（CRISPR
（2020）年2月14日，美國麻省理
associated gene，簡稱cas基因）所
工學院（Massachusetts Institute of
編碼的蛋白質酵素，會受引導RNA
Technology, MIT）張鋒等人宣布，
（guide RNA, gRNA）領導跟特定
他們與博德研究所（Broad Institute
核酸序列結合，專一性相當高，功
of MIT and Harvard）、麥戈文腦
能包含解開DNA雙螺旋、切割DNA
科學研究所（McGovern Institute for
和RNA分子等（右頁圖二）。科學
Brain Research, MIT）等機構，將
家們利用細菌這一套獨特的免疫機
一種運用CRISPR／Cas13a、名為 「SHERLOCK」的試紙型快速檢測 法應用在SARS-CoV-2引起的2019冠 狀病毒疾病（COVID-19）篩檢上， 並能在一小時內得知樣本中是否存 在病毒RNA，被視為是未來檢疫的 重要研究及發展方向（Zhang F et al.,
圖一：領導 SHERLOCK 技術發展的張鋒博 士。（By PuppyEggs - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia；Zhang lab, Broad Institute of MIT and Harvard）
制，設計出一系列能修改核酸分子 的工具。 事實上，所謂的CRISPR／Cas系 統有多種形式和不同的功用。根據
得先知道該檢測法所使用的技術
Nature期刊的最新文獻（Makarova
──CRISPR／Cas系統。
KS et al., 2020），CRISPR／Cas
CRISPR的全名為Clustered Regularly
系統可分為兩大類、六型、33種亞
Interspaced Short Palindromic Repeats
型。其中，最為人熟知的莫過於被
（群聚且有規律間隔的短回文重複
譽為基因神剪的「CRISPR／Cas9
序列），是在細菌DNA中發現的一
（屬於第二類、第二型）。而
系列重複序列，可視為細菌的一種
SHERLOCK這個技術的主角則是
免疫機制。當細菌遭噬菌體（一種
CRISPR／Cas13（屬於第二類、第
回到源頭－
病毒）感染時，便會切取一小段噬
六型），與CRISPR／Cas9的差異在
細菌的CRISPR∕Cas
菌體的DNA，然後儲存於CRISPR
於：前者結合並切割RNA，後者則
之間的間隔序列（spacer），以便
是針對DNA。
submitted，圖一）。本文將介紹這 項取名源自小說偵探人物夏洛克． 福爾摩斯（Sherlock Holmes）的新 興技術。
想瞭解SHERLOCK的操作原理，
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二○二○年三月十五日
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福爾摩斯登場－
是最適合的，能夠讓靈敏度達到這
需要反覆升溫、降溫的聚合酶連
解決基因檢測的靈敏度問題
個等級。
鎖反應（polymerase chain reaction,
SHERLOCK是張鋒和團隊在 2017年4月發表於Science期刊的 CRISPR檢驗方式，全名為Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter
R PA 是 利 用 已 經 設 計 好 的 引 子
P C R ） ， R PA 可 以 在 3 7 ~ 4 2 ℃ 間
（primer）和目標序列鹼基配對，
等溫反應，因此不需要熱循環機
再搭配重組酶以及聚合酶大量擴
（thermocycler），使用上更為便
增原樣本中的核酸含量。相較於
捷。不過須注意的是，RPA最終產
unLOCKing（特異性高靈敏度酶促 報導受質解鎖）（Gootenberg JS et al., 2017）。其中所用的Cas13a蛋 白質（LwaCas13a）來自韋德纖毛 菌（Leptotrichia wadei，暫譯）， 具有特殊的「附帶切割（collateral cleavage）性質」。從下頁圖三中可 以看到，當Cas13a經gRNA引導跟 目標RNA結合後，會無差別地切割 周遭所有的RNA分子，無論它們是 否為目標序列（target sequence）。 張鋒等人利用Cas13a的這個特 性，結合設計好的、針對特定病原 基因體序列的gRNA，並搭配一種 經特殊設計、被切割後會發出螢光 的報導RNA（reporter RNA），驗 證了SHERLOCK能偵測病毒RNA， 且靈敏度可達50飛莫耳每升 （femtomolar）等級（1fM=10-15M）。 儘管這樣的靈敏度已較過去其它 Cas13蛋白質來的高，但臨床診斷應 用需要達到阿莫耳每升（attomolar） 等級（1 aM=10 -18M），約等於每微 升（μL）樣本中僅含1個核酸序列 分子即可被偵測）的等級。於是他 們嘗試結合許多不同的等溫放大法 （isothermal amplification），最後發 現重組酶聚合酶放大（recombinase polymerase amplification, RPA）
crRNA 為由 CRISPR 衍生的 RNA（CRISPR-derived RNA）。 圖二：CRISPR 的可能機制示意圖。
20 二○二○年三月十五日
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尿液或唾液中的茲卡病毒，為其未 來臨床應用奠下良好基礎。 到了2018年4月，張鋒的研究團 隊更進一步發表改良後的技術，結 合濾紙層析（lateral flow），使未 被切割的報導RNA可附著於試紙上 的底線，被切割的部分則附著於試 紙上方。如此一來，SHERLOCK便 成為僅需將試紙浸入經RPA處理、 Cas13a反應後的樣本就能知道結果 的試劑組，如同驗孕棒一般簡單， 過程不須使用昂貴的設備。此外， 圖三：Cas13a 作用原理示意圖：當 gRNA 與目標序列配對後，Cas13a 蛋白質會切割附近任 何 RNA 分子，包含報導 RNA。報導 RNA 被切斷後，會發出螢光。
原本一次只能針對一種目標，改 良後最多可以同時偵測四種目標序 列，因此能減少樣本取量。該檢驗
物為DNA，所以尚需經來自T7噬菌
dengue, DENV）的RNA，將它
體的T7 RNA聚合酶轉錄成RNA，
們包覆於慢病毒（lentivirus）中
才能與Cas13a反應（圖四）。
測試SHERLOCK。結果顯示，
法除了可偵測傳染性病毒，也擴展 至檢驗致癌的基因變異、識別某些 具抗生素耐藥性細菌的基因等。
SHERLOCK能偵測到濃度僅2阿
多種病毒檢測，都難不倒它
莫耳每升的病毒RNA，且能區別
一小時追捕兇手－SHERLOCK
找到最佳方法後，研究團隊
過去因症狀相似而常無法分明的
三步驟檢測COVID-19
便合成茲卡病毒（zika virus,
茲卡病毒和登革熱病毒。同時，
ZIKV）和登革熱病毒（flavivirus
SHERLOCK也能檢測出病人血清、
圖四：SHERLOCK 的基本流程。
不過讀者應該更想知道，該試劑 如何用在此疾病的篩檢上吧！
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目前檢驗冠狀病毒，主要利用
精選好讀 檢測COVID-19僅需三步驟。
反轉錄聚合酶連鎖反應（簡稱RTPCR），過程至少需要四小時，且 僅大型醫院具備相關儀器，使得醫 療體系面對大量要求篩檢的民眾時 容易無法負荷。 有鑑於上述，張鋒團隊試圖將 SHERLOCK應用於此。他們從 SARS-CoV-2的基因體中，挑選了S 基因和Orf1ab基因作為目標序列， 並設計相對應的gRNA以及RPA所需 的引子。同時，他們合成這兩個基 因的RNA片段，再將它做連續稀釋 （serial dilution）以進行後續試驗。 根據團隊公布的操作方法（Zhang F et al., submitted），利用SHERLOCK
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3. 試紙讀取（約2分鐘）：用緩衝
事前準備：將檢體經過核酸萃取
溶液稀釋反應完的溶液，插入
處理（nucleic acid extraction）。
專用試紙讀取結果。
此次實驗並非以病人檢體試驗，
結果分析：試紙底部的控制組底
而是以稀釋的合成病毒RNA片段，
線（control band）應該都要呈
所以無需萃取。
色。若有偵測到病毒RNA，則會
1. 等溫放大（約25分鐘）：利用前
出現兩條線。從圖五可知，如果
述的RPA法提升檢體中的核酸含
檢體對於 S 基因和 Orf1ab 基因皆
量。可以使用現成的RPA kit，
呈現兩條線，則代表COVID-19陽
放在42℃水浴中進行反應。
性（positive）。
2. Cas13偵測（約30分鐘）：將T7 聚合酶、gRNA、LwaCas13a蛋 白質和報導RNA放入第一步處 理完的溶液中。均勻混合後， 置於37℃水浴。
雖然此實驗證明出SHERLOCK能 應用於篩檢COVID-19，但研究團隊 仍強調，這項初始試驗並非在患者 樣本上測試，尚待後續更進一步地 改良。他們聲明，任何檢驗組都需
22 二○二○年三月十五日
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圖五：SHERLOCK 試劑組測試 COVID-19 之結果示意圖。
經過完整臨床階段的開發、確效，
敏度及精準度，進而壓低成本。此
如其名，成為調查基因和病毒序列
並遵守相關法規。
外，如果要到偏遠地區進行檢疫，
的大偵探！
如何確保蛋白質及相關試劑在運
故事才剛開始－ SHERLOCK的未來及挑戰 S H E R L O C K 相 較 於 傳 統 的 RTPCR在操作上更為簡單、迅速， 完全不需要複雜的儀器。若能順 利發展，可以讓一般診所即能對 COVID-19、登革熱等傳染病進行檢 測，減輕大型醫院的負擔，甚至還 可以攜帶至醫療資源較匱乏的地區 協助控制疫情，如檢疫非洲的伊波 拉病毒。
送過程中不會變質，也會是一大考 驗。同時須注意到，若在非最適反 應溫度的條件下，RPA是否能維持 其專一性？所設計的gRNA是否提 供足夠的特異性？所使用的Cas13a 是否提供足夠的精準度而不致有脫 靶效應（off-target effect）、造成偽 陽性（false positive）的檢測結果？ 這些考量都需要未來以更嚴密的臨 床試驗才能進一步確認。 儘管如此，SHERLOCK仍是發展
參考資料
1. Zhang F, Abudayyeh OO, Gootenberg JS, A protocol for detection of COVID-19 using CRISPR diagnostics (submitted, 2020), https://reurl.cc/al6xd9 2. KS Makarova, YI Wolf, J Iranzo et al., Evolutionary classification of CRISPR–Cas systems: a burst of class 2 and derived variants, Nature Reviews Microbiology, Vol 18: 67-83, 2020. 3. Gootenberg JS, Abudayyeh OO, Lee JW et al. Nucleic acid detection withCRISPR/Cas13a/ C2C12, Science, Vol 356: 438-442, 2017.
然而，由於SHERLOCK所需的
防疫工具的良好研究方向。張鋒的
報導RNA及Cas13蛋白價格仍然偏
團隊歡迎各界學者與他們聯繫以尋
高，如何便宜地大量生產是相當大
求協助和指導，並願意提供初學者
SHERLOCK相關延伸閱讀
的挑戰，而成敗的關鍵或許在於：
試劑套組（starter kit）以利各方進
能否使用最少的原料達到足夠的靈
行測試。期待不久後SHERLOCK能
McGovern Institute解釋SHERLOCK的影片（三 分鐘） SHERLOCK: A CRISPR Tool to Detect Disease, https://reurl.cc/W4pOx9
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二○二○年三月十五日
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從瑞德西韋的專利組合 淺談醫藥專利醫藥專利態樣 滕沛倫
專利師。
醫藥專利的態樣 正當全世界都在關注2019冠狀病毒病（COVID-19） 疫情時，醫界傳出了好消息。新英格蘭醫學期刊（ New
England Journal of Medicine, NEJM）今（2020）年 1 月 31 日刊載了一篇文章，文中指出美國醫療團隊於1月26日 晚間以美國藥廠吉立亞科學（Gilead Sciences, Inc.，以下 稱吉立亞）開發的抗病毒藥物瑞德西韋（Remdesivir）治 療一名COVID-19重症患者，而原本需依賴氧氣支持的患 者，在隔天症狀就明顯改善。同時吉立亞也宣布，自2月3 日起和中國合作進行第三期臨床試驗，以確認瑞德西韋治 療COVID-19的療效。 另一方面，中國科學院武漢病毒研究所（以下稱武漢 研究所）在2月4日發出公告表示，研究團隊在抗2019新 型冠狀病毒（2019-nCoV）藥物篩選方面取得重要進展， 發現瑞德西韋能夠抑制2019-nCoV的感染。【編按：此病 毒已於今年2月11日，由國際病毒分類委員會正式命名為 SARS-CoV-2；此時間點前所有的公告，本文仍沿用舊名】 為了保護國家利益，武漢研究所在1月21號提出了中國發 明專利申請「抗2019新型冠狀病毒的用途」，並打算透過 專利合作協定（Patent Cooperation Treaty, PCT）途徑進入 全球主要國家，初步研究成果也在2月4日發表於《細胞研 究》（Cell Research）期刊。 武漢研究所的公告一出，各界譁然，武漢研究所拿著 外國藥廠研發的藥物在試管裡做實驗，憑什麼申請專利？ 能夠通過專利審查而取得專利權嗎？取得專利權後，對原 開發藥廠吉立亞又有什麼影響？
一隻智慧型手機通常會用到成千上百的 專利技術，相較之下，一顆藥丸涉及的專 利數目少了許多，但醫藥專利的複雜度可 不遑多讓。 藥品中最重要的就是用來治病的藥學活 性成分（active pharmaceutical ingredients, API），而藥廠合成出各種化合物後，會先 在試管中測試化合物的效果，進而挑出一 類或一個將來可能作為 A P I 的化合物，提 出專利申請，這通常是醫藥專利保護的第 一道壁壘。接著，在開發藥物的過程中， 需要將API製成藥品（如藥水、藥丸、膠 囊、針劑和貼片等），這些藥品的製造過 程或配方組成，也可申請專利。 另外，API本身也有進一步的改良空 間，如針對純度、粒徑大小、特定光學異 構物、合成衍生物或類似物提出專利申 請。而藥廠也會嘗試將API用於治療其它 疾病，如將原本用來治療孕吐的沙利竇邁 （thalidomide），用於治療癌症；在專利的 世界中，通常將這種發明稱為「第二醫藥 用途」發明。此外，也可以改良既有藥物 的給藥方案（每天服藥的次數、劑量）。 以上各種改良，只要能夠符合各國專利 法的規範，就有可能取得專利權的保護； 這些後續研發不限於研發出API的原廠才能 夠進行。
24 二○二○年三月十五日
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瑞德西韋藥學活性與
途」發明案，此案目前還在「提出
何人明知有此一申請卻進行商業利
成分專利現況
申請」的階段，之後還需要經過程
用，專利權人在取得專利權後，可
序審查、實體審查，探究請求保護
針對「公開後到取得專利前」這段
的發明是否符合專利法的各項規
時間所受的損失請求補償。
瑞德西韋化合物目前已取得美 國、歐洲專利局、日本、澳洲等地 的專利，專利權期限至少到2035年 10月29日，在其它國家（包括中 國、加拿大等）的專利正在審查 中。而我國智慧財產局去（2019） 年12月20日發出臺灣案核准通知， 並已排定3月11日發給專利證書。
範，才有可能取得中國專利。 專利權是一種屬地權，僅能在 已取得專利權的國家／區域主張權
吉立亞藥廠與武漢研究所間 的專利權糾葛
利。因此武漢研究所表明之後會透
假設吉立亞與武漢研究所各自取
過PCT向各國提出專利申請。這些案
得專利權保護，雙方擁有的是什麼
件同樣要經過各國主管機關依該國
權利？兩種權利間又有什麼樣的關
專利法規審查，才可能取得專利。
係呢？
武漢研究所目前只是提出專利
吉立亞擁有瑞德西韋化合物的
「抗2019新型冠狀病毒的
「申請」，在沒有取得「專利權」
專利權，可以防止任何人在未經同
用途」專利申請
之前，當然沒有權利可以主張，他人
意的情形下，製造、使用、販賣或
武漢研究所提出的專利申請案，
也不可能侵權。不過，專利申請案一
要約販賣 〔註一〕瑞德西韋。換句話
就是屬於上文所說的「第二醫藥用
般會在申請後18個月公開，此後若任
說，在化合物專利權屆滿前，若武
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二○二○年三月十五日
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漢科學研究所想要「使用」瑞德西
臨床試驗還沒開始，
不可預測性較高，在申請過程中，
韋治療COVID-19，仍然需要取得吉
憑什麼申請專利？
常透過提交公開文獻、專家證詞、
立亞的同意，否則就會侵害化合物 專利權。 另一方面，武漢研究所取得的權
武漢研究所為什麼能夠在臨床試 驗開始前就提出「抗2019新型冠狀 病毒的用途」的專利申請？
實驗數據等，來證明記載內容滿足 專利法規定。 由於目前看不到專利申請文件
利是「防止他人未經同意將瑞德西
「人體試驗的結果」並非提出
的內容，本文以武漢研究所發表
韋用來治療COVID-19」；因此，
專利申請的必要條件。一般來說，
的期刊內容進行討論。研究團隊
若吉立亞想要將此化合物用於治療
只要「藥物研發領域的一般從業人
以2019-nCoV感染非洲綠猴腎臟細
COVID-19，也需要取得武漢研究
員」在看了申請書中的實驗數據
胞（Vero E6），並分析五種已核
所的同意才行。
（在活體外使用細胞株或用動物模
准的抗病毒藥物以及兩種廣效抗
為了解決雙方都不能應用瑞德西
型做活體實驗皆可）後，能夠「合
病毒藥物──瑞德西韋與法匹拉韋
韋來治療COVID-19的困境，可以透
理預期這藥物有用」或「在不耗
（Favipiravir）對受感染細胞的治療
過交互授權（cross-licensing）來解
費過度心力的情形下透過實驗確認
效果，實驗結果顯示瑞德西韋與氯
套。此外，許多國家也有強制授權
這藥物有用」，這樣的實驗數據，
喹（chloroquine）在活體外分別可
（compulsory licensing） 〔註二〕的
就符合專利法的記載要件規範 〔註
有效控制2019-nCoV感染。
規定，可以處理此一問題。
三〕。在生物醫藥領域，由於技術的
由於Vero E6細胞株是研究病毒感
26 二○二○年三月十五日
科技智財
科技報導
染時常用的細胞株，故研究人員能
身為近年來不斷推出天價藥物的
病毒科」的病毒，而「2019-nCoV」
夠理解此類結果很可能與動物、人
國際藥廠，吉立亞自然不是省油的
就是其中一種，兩者是上、下位概
體試驗的結果相應。所以，本案提
燈！吉立亞在2016年就針對「冠狀
念的關係。由於2019-nCoV是在上
交的活體外實驗結果，應能滿足專
病毒科與沙狀病毒科感染的治療」
述申請案提出後才被發現的病毒，
利法對專利文件記載內容的要求。
提出了PCT申請，並已進入美國、
因此這個特定的下位概念（2019-
中國、加拿大、歐專局等國家／區
nCoV），相較於已公開的上位概念
武漢研究所能取得專利嗎？
域進行實體審查。本案在美國有兩
（如冠狀病毒科）具備新穎性。
假設這案件進入實體審查，究竟
件對應申請案，關於沙狀病毒科的
在進步性方面，已知瑞德西韋是
治療方法，已取得美國專利，而冠
廣效抗病毒藥物，可治療分屬不同
狀病毒科的治療方法剛於2月6日取
科的多種病毒，且吉立亞的專利已
專利法規定的「新穎性」與「進步
得主管機關發出的核准通知，可望
明確揭示可將此化合物用於治療冠
性」。新穎性就是在申請前，不得
於近期內獲頒美國專利證書。本案
狀病毒科感染，除非武漢研究所的
有完全相同的技術；而進步性則是
的臺灣對應案因為沒有依規定的時
申請案中有非常突出的實驗結果，
指申請案和先前技術間有足夠的差
限提起實體審查而被視為撤回，喪
能夠證明相關領域的從業人員基於
異，該領域中普通技術人員無法輕
失了日後在臺灣取得專利的機會。
瑞德西韋的已知療效，無法輕易地
能不能取得專利保護呢？ 專利申請案的技術內容必須具備
易想到這種差異。
吉立亞的這些專利是針對「冠狀
想到此一用途，否則此申請案取得
SciTech Reports
專利權的難度相當高。
法醫藥品研究試驗免責的保護。 我國在2006年因應禽流感疫情，
製備瑞德西韋藥物的
針對由吉立亞研發、羅氏大藥廠在
專利議題
臺銷售的克流感（Tamiflu），通
藥品上市前，須向主管機關提 交生產與試驗資料以供審查，方能 取得藥證。當API受到專利權保護 時，製造、使用API會侵害API專利 權，但許多國家設有醫藥品研究試 驗免責 〔註四〕條款，使得專利權的 效力不會涵蓋到為了取得藥證所進 行的研究、試驗與必要行為。 中國某藥廠於2月11日聲稱已有 能力量產原料藥等級的瑞德西韋。 假設吉立亞取得了API的中國專利 權，且中國藥廠的最終目的是要取 得瑞德西韋的藥證，則其產製藥 物、進行研究與試驗，受到醫藥品 研究試驗免責的保護。然而，取得
同意，就可能被認定為侵權。
27
希望到那個時候，已經沒有人在乎 這個病毒了！
過強制授權，在一定條件下允許我 國自行產製克流感的API奧司他韋 （Oseltamivir）。當時為回應羅氏 大藥廠對我方自製能力的質疑，也 是由國衛院領銜，在短時間內合成 純度大於99.96％的奧司他韋。這 些舉措迫使羅氏大藥廠承諾提供我 國足量的克流感，同時也讓全民理 解，即使原廠藥物供應不及，國內 也有足夠的藥物可以支應疫情。 瑞德西韋的合成步驟較奧司他 韋更為複雜，我國多個學研單位提 前啟動產程研發，現階段除了安定 民心之外，亦可展現我國的製藥實 力，為日後疫情趨嚴預作準備。
〔 註 一 〕 專 利 法 中 所 謂 的「 為 販 賣 之 要 約 （offering for sale）」，除了一方提出「要約」 （offer）表示想要販賣專利產品外，也包含「要 約之引誘」（invitation to make an offer），如 於物品上標示售價並陳列於網路、報章雜誌、 其它傳播媒體為廣告等，或是基於販賣目的而 寄送、廣告、陳列價目表等行為。 〔註二〕見我國專利法第 87 條第 1 項、中國專 利法第 49 條。 〔註三〕我國專利法第 26 條第 1 項規定：「說 明書應明確且充分揭露，使該發明所屬技術領 域中具有通常知識者，能瞭解其內容，並可據
藥證之後且非基於研究試驗目的所 進行的相關行為，若未經專利權人
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科技智財
以實現。」
結語 專利制度的存在，是為了提升
另外，我國中央研究院與國家衛
科學技術水準，促進產業發展。因
生研究院也在2月20日先後宣布已製
此，不論是最初API的研發，還是
備出少量純度達97％的瑞德西韋。
新適應症、新劑型、新給藥方案等
由於目前的純度與產量仍無法用於
後續研發成果，都屬於專利法可保
原料藥產製，研究人員需要進一步
護的對象。當這些權利分屬於不同
研究如何優化製程、提升產率與純
權利人，而導致新技術難以應用
度，因此目前中央研究院與國衛院
時，不論是專利法規或實務面都有
製備藥物的行為，屬於我國專利法
不同的手段可以化解；而對於侵害
規定的研究實驗例外 〔註五〕，不會
他人權利的人，專利法也提供了救
侵害原廠的化合物專利。此外，若
濟的管道。
上述單位的研究開發是以將來自身
至於武漢研究所的專利申請，有
或交由民間藥廠申請藥證、產製藥
興趣的人可在三五年後關注一下它
物為前提，則相關行為亦受到專利
在不同國家的審查結果。當然，更
〔註四〕見我國專利法第 60 條、中國專利法第
69 條。 〔註五〕我國專利法第 59 條第 1 項第 2 款規 定：「發明專利權之效力，不及於下列各款情 事：……二、以研究或實驗為目的實施發明之必 要行為。……」
延伸閱讀
1. Manli Wang et al., Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro, Cell Research, 2020. 2. 〈我国学者在抗2019新型冠状病毒药物筛选 方面取得重要进展〉，中国科学院武汉病毒 研究所，https://scimonth.pse.is/NRQM2， 2020年2月4日。 3. Michelle L. Holshue et al., First Case of 2019 Novel Coronavirus in the United States 4. List of authors, New England Journal of Medicine, 2020.
28 二○二○年三月十五日
科技報導
生醫先鋒
除了COVID-19，也要當心流行性感冒－ 流感病毒的認識、治療及預防 陳淵銓
美國加州大學柏克萊分校生物化學博士。
近日，新冠肺炎疫情持續擴大，
文將針對流感病毒、病症及治療做
sense, single-stranded）RNA正黏液
藥局門口常可看到民眾大排長龍，
介紹，也帶讀者一探近期藥品與疫
病毒科（Orthomyxoviridae）病毒
只為購入口罩與消毒用品。然而，
苗開發上的趨勢。
所造成的傳染性疾病。目前，可感 染人類的流感病毒分成A、B、C
流行性感冒（influenza，以下稱流 感）的威力也不容小覷，且病毒每
什麼是流行性感冒？
年都在變異，防不勝防。因此，本
流感是一種由負鏈單股（negative
三型，傳染途徑包括飛沫傳播（患 者的飛沫傳播到他人的眼、口或
表一：流行性感冒與普通感冒的不同處比較。
流行性感冒
普通感冒 鼻病毒（rhinovirus）、冠狀病毒（coronavirus）、 副黏液病毒（paramyxovirus）、人類呼吸道融合
病原體
流感病毒（influenza virus）
病毒（human respiratory syncytial virus）、腺病毒 （adenovirus）、腸病毒（enterovirus）和偏肺病毒 （metapneumovirus）等
主要症狀
併發症 影響範圍 病情及期程 傳染性 流行期間 致死率
高燒、咳嗽、喉嚨痛、流鼻水、頭 痛、肌肉痠痛及疲倦感
發燒、咳嗽、喉嚨痛、流鼻水、打噴嚏及頭痛
肺炎、心肌炎、腦炎、神經症狀
很少，偶爾中耳炎或其它
全身
呼吸道局部區域
突然且嚴重，持續1~2週
和緩而輕微，持續2~5天
傳染性很強，易引起爆發性流行
傳染性較弱，通常個別出現
冬季
一年四季均有可能
平均約0.15％，但重症患者可達15％
極低，幾乎不會
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生醫先鋒
鼻）、空氣傳播（健康者吸入患者 因咳嗽、噴嚏或痰液而產生的懸浮 粒子）及接觸傳染（直接接觸患者 分泌物或受病毒污染的物體，再碰 觸其它部位）。流感雖與普通感冒 （cold）的症狀及傳染途徑類似， 但仍有顯著不同處（表一）。
流感病毒的特性及對應藥物 知道流感與普通感冒的差異後， 筆者要帶大家瞭解一下流感病毒 的結構。流感病毒一般呈球狀， 直徑約在80~120奈米（nm），亦 有部分種類呈絲狀（如C型流感病 毒），雖形狀不固定，但基本結構 類似。如圖一所示，流感病毒最
圖一：流感病毒顆粒結構圖。
二○二○年三月十五日
29
30 二○二○年三月十五日
科技報導
生醫先鋒
外層結構是外套膜（envelope），
製，在A型流感的感染初期有
這些變化可能會導致宿主的免疫
內部含有RNA基因組及其它
效，但對於缺乏M2離子通道的
系統無法及時反應，所以當前的流感
蛋白質，表面則有血球凝集素
B型流感幾乎無效，如金剛烷
疫苗通常僅能提供短暫幾年的保護，
（hemagglutinin, HA）及神經胺酸
胺（Amantadine）及金剛乙胺
目前市售疫苗類型包括以下三種：
酶（neuraminidase, NA）兩種主要
（Rimantadine）。
1. 不 活 化 流 感 疫 苗 （ i n a c t i v a t e d
3. 帽依賴性核酸內切酶抑制劑
influenza vaccine）：由裂解的
該病毒感染人類的途徑為何？由
（cap-dependent endonuclease
病毒（split virus）或是次單位
於流感病毒的HA會與宿主上皮細胞
inhibitor, CDEI）：流感病毒轉錄
（subunit）組成流感抗原。病毒
表面的唾液酸（sialic acid）結合，
mRNA時，需要以核酸內切酶切
顆粒經化學藥品或清潔劑破壞後
在HA被蛋白酶切割後，藉由細胞內
除宿主細胞RNA前10~20個殘基
生成裂解的病毒；次單位疫苗
吞作用（endocytosis）使RNA基因
作為病毒mRNA的5'帽（cap），
組進入宿主細胞中；而NA則可在病
使得轉錄作用可以啟動。CDEI水
毒顆粒（virion）成熟後，將它表面
解成baloxavir後可抑制病毒聚合
上的醣類切割下來，以利其自宿主
酶酸性核酸內切酶（polymerase
細胞釋出；外套膜上的質子選擇性
acidic endonuclease）的活性，使
蛋白質－基質蛋白2（matrix protein
得mRNA無法合成而阻止病毒複
2, M2），則會形成一個離子通道
製，對A、B型流感均有效，如
（ion channel），使得病毒RNA得
Xofluza®（Baloxavir marboxil）。
醣蛋白（glycoprotein）。
市售的流感預防疫苗
內對抗HA及NA抗原的抗體力價
若尚未感染此種病毒，接種疫
（titer）會升高。此外，因HA、NA
苗則是預防流感最有效的方法，然
及M2對病毒十分重要，故常成為抗
而，仍然會遇到一些問題。
病毒藥物的標靶物質，目前已上市 的三種主要抗流感藥物：
化學藥品或洗滌劑分解後純化 製成，生產方式有雞蛋型（eggbased，圖二）與細胞型（cellbased）兩種。 （1） 雞蛋型：具高生產力且生產 成本低。然而，用禽類組 織培養人類病毒的過程中， 所產生的卵適應性突變可能
以釋出並進入宿主細胞進行表現。 宿主在被流感病毒感染後，體
則包含HA和部分NA蛋白，再經
會累積並改變病毒的抗原性 （antigenicity）。
首先，流感病毒進行RNA複製所 用的RNA依賴性RNA複製酶（RNA
1. 神經胺酸酶抑制劑（neuraminidase
dependent RNA polymerase）在校讀
inhibitor, NAI）：作用於NA，
（proof reading）上的效率不佳，造
可阻斷成熟的流感病毒脫離宿
成合成的病毒有些許突變，使得病
主細胞，從而抑制流感病毒在
毒表面抗原隨時間呈線性變化，此
人體內的傳播，對A、B型流感
稱抗原漂變（antigenic drift）。再
®
均有效，如克流感（Tamiflu ,
來，如果同一宿主細胞同時感染兩
Oseltamivir）。
種以上的流感病毒，基因組可能會
2. M2蛋白質抑制劑（M2 protein
發生交換重組（reassortment），引
inhibitor, M2PI）：抑制M2離子
起表面抗原的劇烈變化，稱為抗原
通道以阻斷A型流感病毒的複
移型（antigenic shift）。
圖二：照片中的實驗工作者正將一種流 感病毒注射到雞蛋裡，此為傳統流感疫 苗 的 複 雜 步 驟 之 一。（U.S. Food and Drug Administration）
SciTech Reports
生醫先鋒
二○二○年三月十五日
31
表二：美國及歐洲已核准的流感疫苗。
區域
技術∕平台
類型
商品名（製造廠）
裂解的病毒
作用方式
佐劑
Afluria (Seqirus)
HAI
無
Fluarix (GSK)
HAI
無
FluLavel (GSK)
HAI
無
HAI
無
Fluad (Seqirus)
HAI
無
Fluvirin (CLS Limited)
HAI
無
Flucelvax (Novartis)
HAI
無
Fluzone, Fluzone (高劑量) (Sanofi 不活化病毒
Pasteur)
美 國
次單位
活的減毒病毒
活的，具冷適應性
FluMist (AstraZeneca)
HAI
無
重組蛋白質
非純化的HA
FluBlok (Sanofi Pasteur)
HAI
無
Influvac, Imuvac (Abbot)
HAI
無
Fluarix, Alpharix, Influsplit (GSK)
HAI
無
3Fluart (Omninvest)
HAI
Alum
Afluria, Enzira (Pfizer/CSL)
HAI
無
Vaxigrip, Vaxigrip Tetra(Sanofi Pasteur)
HAI
無
Agrippal (Seqirus)
HAI
無
Fluad (Seqirus)
HAI
MF59
Fluenz Tetra (AstraZeneca)
HAI
無
裂解的病毒
歐
不活化病毒
洲
次單位
活的減毒病毒
活的，具冷適應性
〔註〕HAI：血球凝集素抑制作用（hemagglutination
inhibition）；Alum：含鋁（aluminum）的化合物；MF59：一種溶於油∕水乳狀液的角鯊烯（a
squalene oil-in-water emulsion） （Prevention and control of seasonal influenza, European Centre for Disease Prevention and Control, https://scimonth.pse.is/PNMMX; Influenza vaccines — United States, 2019–20 influenza season, Centers for Disease Control and Prevention, https://scimonth.pse.is/QCXWP）
32 二○二○年三月十五日
（2）細胞型：生物反應器中細胞
化流感疫苗療效高30％。
因細胞型疫苗的卵適應突 變較少，可對年長者（≥65 歲）提供較高的疫苗有效性 （vaccine effectiveness）。
流感仍是目前唯一需要每年接種疫 苗的季節性傳染病，下一代流感疫
培養的病毒，生產比雞蛋 型更方便、快速。此外，
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生醫先鋒
新世代流感疫苗的發展趨勢 由於現今季節性流感疫苗缺乏針 對抗原漂變、抗原移型或大規模流 行性流感病毒株的功效，故開發具 有廣泛免疫力的改良型疫苗仍是全
2. 活的減毒流感疫苗（live, attenuated
球公共衛生的重點。目前疫苗的免
influenza vaccine）：結合HA
疫反應集中在HA頭部區域（head
和NA的活減毒冷適應性（live
domain） 〔註二〕，下一代疫苗的目
attenuated cold-adapted）〔註一〕
標應是聚焦在較保守（變異性較
的現行流行病毒株，製成可由鼻
小）的病毒結構，如HA莖部（stem
腔投予的疫苗。此減毒病毒株在
domain）。
苗應著重在開發「可增強並延長人 體免疫力」的新抗原及新型佐劑， 建立更快速的細胞培養疫苗生產系 統，最終目標是發展出能引發終身 免疫力及對抗所有流感病毒的全功 能疫苗。
人類上呼吸道僅具有限的複製能
用來提高疫苗效力的策略包
力，且整個過程均在感染部位進
括：使用奈米顆粒以優化標的抗
行，除引起抗體反應外，另可
原的抗原性、添加新型佐劑、
引發細胞介導的免疫作用（cell-
增加抗原劑量，以及刺激細胞
mediated immunity）和局部粘
免疫和標靶作用於如NA、M2或
膜的免疫作用（local mucosal
核蛋白（nucleoprotein）等病毒
immunity）。此種疫苗在臨床表
蛋白。此外，利用醣工程技術
現的總體療效與不活化流感疫苗
（glycoengineering）去除流感病
活的減毒 A 型和 B 型流感病毒疫苗，並藉由基
相當，但用在成人和兒童的療效
毒表面抗原上的聚醣屏蔽（glycan
因重組以更新病毒循環株的表面抗原。該疫苗
則更好。
shield）可增加疫苗的免疫原性
3. 重組血球凝集素疫苗（recombinant
（immunogenicity），讓免疫系統對
hemagglutinin vaccine）：利用桿
特定抗原能產生免疫反應。目前，
狀病毒（baculovirus）的表達系 統在昆蟲細胞中生產重組HA，
已有多種新型流感候選疫苗正在進 行臨床前試驗或臨床人體試驗。
attenuated
cold-adapted）流感疫苗：由於流感病毒突變 種有適於 25 ℃生長的冷適應性，在人體體溫 （36~37 ℃）無法完善複製，因此可用來開發
有幾個優點：（1）適當減弱的毒性（2）不可 傳播性（3）遺傳穩定性（4）冷適應性和溫度 敏感性（temperature-sensitive）（5）提供局 部和細胞介導免疫反應的免疫原性。根據在嬰 兒、孩童、成人及老年人中進行的臨床試驗結 果，該疫苗已獲核准上市，易於給藥（可鼻腔 投與）的安全性和高效性使其適用於預防所有 年齡層的流感。 〔註二〕流感病毒的表面蛋白 HA 可分為兩個區
然後純化配製成玫瑰花型的HA 三聚體。此疫苗不僅具有與細胞
〔註一〕活的減毒冷適應性（live,
域，分別為頭部及莖部；HA 頭部的抗原變異性
結論
型疫苗相同的快速、靈活和可擴
現今有雞蛋型、細胞型及重組蛋
展優勢，也避免在疫苗生產時對
白型共三種技術被批准用於生產流
流感病毒複製的依賴及病毒株選
感疫苗。大多數許可疫苗都是使用
擇過程的耗時費事。舉例來說，
雞蛋胚胎生產，雖然這種生產系統
適用於50歲以上族群的重組疫苗
數十年來不變，但仍能滿足當前全
FluBlok，就被發現比傳統的不活
球對季節性流感疫苗需求。有鑑於
高，但是莖部抗原的變異性低、相較頭部穩定。
延伸閱讀
1. Wei CJ et al., Next-generation influenza vaccines: opportunities and challenges, Nat Rev Drug Discov, 2020. 2. Chen JR et al., Better influenza vaccines: an industry perspective, J Biomed Sci., 2020.
SciTech Reports
二○二○年三月十五日
特別報導
33
從個人防護到社區防疫， 公衛專家怎麼想？ 郭家銘
本刊主編。
新冠肺炎疫情持續延燒，臺灣
至1以下。然而，此病毒對醫護人員
行集中管理與通關檢測發燒，因此
大 學 公 共 衛 生 學 院（ 以 下 稱 臺 大
與患者仍有威脅，亦不排除復工後
未再有新的病例。不過陳秀熙也坦
公 衛 ）今（ 2 0 2 0 ）年 2 月 2 4 日 於
的第二波大流行。另外陳秀熙也提
言，若病毒持續侵犯醫療體系脆弱
臺大公衛學院大樓拱北講堂舉辦
到，康復者的狀態亦亟需關注，湖
的國家，如伊朗、非洲，則衝擊會
「抗COVID-19疫情說明會（第三
北與其它區域雖有患者逐漸康復，
相當劇烈。
週）」，根據疫情的數值模擬分
但整個病程耗時至少兩週。在這個
鑽石公主號乘客於2月13日撤離
析，解答各界對社區感染及各場所
過程中，社會心理的衝擊與醫療需
後，學者便使用動態曲線預測暴露
傳染資訊的疑慮，也盼能給予政府
求的提升都需關切。
及確診病例的時間，發現美、英、
在社區防疫策略擬定的參考。
從康復時程來看，截至2月21日，
日等國都開始出現確診病例。而韓
臺大公衛副院長陳秀熙表示，
青海當時已累積18例，近17日再無
國與日本爆發流行，對亞洲遊客在
環境的防疫是相當重要的一環，潛
病例，顯示該病毒在此疫區已消失
旅遊管理上影響甚鉅，且韓國近年
在大流行或進入大流行時，社區所
殆盡；換句話說，人數少的地方，
與中、台、日交流相當頻繁，鑑於
面對的恐慌、需配合之處以及無法
患者的康復可能也較快。從網路上
旅遊量的增加，政府在防疫上也須
配合的原因，皆需根據過去經驗探
的資料推估，這些人的恢復日期約
更努力。
討，以期做到徹底防疫。此外，所
在1月12日至2月4日，整體耗時兩週
有傳染病的首例都代表該疾病在
左右，後續的作用力與衝擊也值得
全世界的移動軌跡，若檢疫速度過
關注。
慢，後果將更不堪設想。在沒有藥 物與疫苗的前提下，做好隔離檢疫 及居家防護尤為重要。
臺灣是否正面臨 社區感染危機？ 臺灣先前對病患進行大量篩檢，
旅遊管理刻不容緩
才找到許多無症狀的病例，亦即此
而中國以外的地區，目前的狀況
病毒可在無症狀下進行傳播。從2
又是如何？陳秀熙2月24日表示，韓
月21日前的流行病學曲線看，由於
國R0值於2月15~21日間激增，並呈
後期所出現的個案都不如其它國家
在嚴格隔離的管理、檢疫及強制
現中國大流行時的情況，需動用許
來的密集，因此講社區感染的機會
措施下，武漢的基本傳染數（basic
多醫療措施才能壓下來；香港在過
也相對保守。根據所有網站的資料
reproduction number, R0）已低於1，
去兩週的居家隔離措施後，狀況已
交叉比對後，當前28例從感染到發
中國各區的R 0值也在封城事件後降
趨緩；泰國則因對中、港、澳人進
病間的潛伏期約為7天，比中國稍
康復者的後續追蹤
34 二○二○年三月十五日
科技報導
特別報導
長。從住院病患來看，發病到住院
從傳播途徑做攔截。從呼吸道口沫
視。家庭的保護都將回饋到全民防
雖約為5天，但住院天數也達到快兩
傳染的途徑來看，病毒來自生病的
疫上，沒有疾病的話，醫療院所的
週的時間；而先前的SARS潛伏期
人，而該人的飛沫在空中經乾燥會
負擔也相對較小。
約為6天，住院天數也稍短一點。
形成「飛沫核」並落於周遭，其他
此外，臺大公衛利用家戶接觸
人在接觸感染者後，就可能有暴露
透過行為學
個案及餐桌接觸個案等資料，計算
的風險（接觸本人、其他物品），
檢視政策宣導效益
出家戶聚集感染率（即該空間有一
甚至直接吸入飛沫核。新冠病毒
人感染，其他人感染的機率）約為
的現有文獻多關注疫情分析，然而
46％，感染力不容小覷。張秀熙認
「病毒於空氣中能存活多久、死亡
為，臺灣在減害計畫（如減少大型
的病毒會否有致病風險、病毒存活
活動與停課）上雖做得很好，但
的科學證據」等問題仍待研究，目
還是不能排除群聚感染的可能。如
前僅可參考SARS與MERS等曾於空
今，大數據與物聯網相當發達，居
氣表面中殘存的病毒經驗做判斷。
家及資源有限的醫療機構是否可藉
在此之前，可先執行部分重要
此減少病毒傳染，甚至鼓勵企業家
的預防措施。首先，手部衛生是非
大量投入，是可以思考的問題。
常正確的手段，勤洗手是相當必要 的。在呼吸防護上，由於飛沫核需
防疫行動落實到社會中，還需 有效的宣導才有用，因此臺大公衛 副教授黃俊豪透過行為科學來探討 COVID-19的防疫行為，盼能藉此提 升民眾產生防疫的動機與意圖。 《刺胳針》（Lancet）期刊最新報 告〈公共衛生的下一步〉（What is next for public health）指出，在有 效藥物誕生前，非藥物性的介入方 式還是最重要的。目前面對病毒， 有效傳播策略是提供的訊息要「可
居家防護 可從傳播途徑下手
近距離接觸才可能吸入，因此戴口
採取行動（actionable）」，以先前
由於每週累積的數據都是對疫
罩可避免這個暴露的危險。而環境
新型A型H1N1流感病毒（pH1N1）
情的一個新詮釋，除了驗證先前所
消毒也是很重要的一環，由於飛沫
在2009年大流行的經驗為例，當時
預估的情況，也能給予政府在旅遊
會落下並可能存活數天，要降低病
美國疾病管制與預防中心（Centers
上的警示與呼籲。此外臺大公衛院
毒的存活能力，可將漂白水稀釋到
for Disease Control and Prevention,
長詹長權也提到，在疾病大流行的
100倍以下噴灑於環境中，再以清水
CDC）做的三件重要的事，就是
情況下，如何能在幾千萬人中找到
洗去殘留；不過，由於消毒水成分
「疫苗、洗手、戴口罩」。只是，
威脅更大的人，各國策略不一。
有可能傷害皮膚及呼吸道，故建議
要怎麼讓大家一起做呢？
舉例來說，香港利用接觸史進行篩
在通風環境下操作。
黃俊豪解釋，當社群內的個人
選，美國則認為該疾病與流感有重
此外，臺灣雖有完善的防疫基
對疾病有自覺罹患性（perceived
疊性，因此從流感陰性患者中進行
礎，但部分族群仍需注意。例如，
susceptibility）與自覺嚴重度
COVID-19檢測，以儘早隔絕指標個
回國的臺商與家人、計程車司機接
（perceived seriousness），才會有動
案，並將社區擴散集中化。全球大
觸後的感染，都是零星的家庭內群
機執行防疫行為；而在採行預防行
流行的風險越來越近，究竟可以透
聚感染，因此家庭附近的環境衛生
為後，也須釐清自覺利益（perceived
過什麼方法，將潛在帶有病毒的人
與個人防護就相當重要。而像是輕
benefits，即認為行為帶來的好處）
找出來？
微咳嗽、打噴嚏的輕症感染者、經
與自覺障礙（perceived barriers，如
對此，臺大公衛教授張靜文表示
常往返國內外、需近距離接觸出現
打疫苗時害怕針頭）。此外，找出
須先瞭解認識病毒的傳播模式，並
呼吸道病症的工作者，也不可忽
環境裡的行動線索（如額溫槍、乾
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二○二○年三月十五日
特別報導
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行為學家會怎麼建議防疫？
民眾對疾病的自覺威脅感在提升防
對於上述現象，黃俊豪從行為
疫行為的效果上可說過猶不及，故
在各種防疫措施下，究竟有多少
學的觀點給了幾個建議。首先，可
在報／報導疫情時，應避免高估情
人會遵循這些行動？黃俊豪指出，
加強衛教宣導從而提升自覺利益，
況而適得其反。除了威脅性，對疾
全國電訪調查發現，疫情大爆發期
讓民眾清楚認知洗手行為與預防
病的警惕也相當重要，黃俊豪建議
間，約有77％的民眾表示有因應政
COVID-19接觸傳染之間的關聯，以
可提供民眾較熟悉的過往疫情（如
策宣導增加洗手頻率；其中，女性
及勤洗手確實能有效預防疾病的事
pHIN1）作為經驗參考，並與現今
較男性多、退休較學生多、已婚者
實。而降低自覺障礙也很重要，可
COVID-19疫情做比較，可望提升民
（社會、家庭責任）較單身者多、
增設公共區域手部酒精消毒噴霧、
眾對新興傳染病的現實感與自覺罹
中北部較南部多，而家庭年收日五
鼓勵民眾隨身攜帶乾洗手、加強衛
患性。
至十萬者也較多。未增加洗手頻率
教宣導正確的濕洗手步驟等。
洗手設置），也可提醒民眾要注意 個人健康與衛生狀況。
此次會議說明了目前周邊國家的
的民眾中，有20％的人如廁後不洗
另外，由於民眾在過度恐慌
防疫狀態，並針對病毒傳播途徑與
手、45％的人則在用餐前不洗手。
時可能增加無助感，甚至視感染
公眾行為特徵進行解析，盼能提升
不過黃俊豪也提到，此僅為統計結
COVID-19為宿命，最終使得防疫
全民防疫的效能、走過疫情危機。
果，影響因子繁多，盼民眾勿因此
行為降低；若認為國家疫情為中度
將某些族群標籤化。
嚴重時，則較會提升洗手行為。因
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書適圈
科技報導
粗糙的鯊魚皮結構， 竟能讓泳速快到被奧運禁用？ 書 名∣《破解動物忍術》How to Walk on Water and Climb up Walls 作 者∣胡立德（David L. Hu） 譯 者∣羅亞琪 審 訂∣紀凱容 出版社∣三民書局 出版日∣ 2020 年 1 月 31 日 水黽如何在水上行走？蚊子為什麼不會被雨滴砸死？哺乳類動物的排尿時 間都是21秒？魚死不能復生卻能夠游泳？讓搞笑諾貝爾獎得主胡立德告訴 你，這些看似怪異荒誕的研究主題也是嚴謹的科學！
哈佛大學的生物學教授喬治•勞德（George Lauder）
能跳出水面6公尺高，相當於兩層樓房屋的高度。喬治
與他的兩位學生在波士頓的魚市裡看著一隻躺在冰塊
還記得他以前去遊釣時，尖吻鯖鯊常會追逐他們的快
上、身長1公尺的尖吻鯖鯊（Isurus oxyrinchus）。牠的
艇。尖吻鯖鯊看起來其實不像在游泳，而比較像蒼蠅那
身體看起來就像是為了速度而造，有著子彈形的鼻子，
樣迅速地飛來飛去。鯊魚在轉彎過程中，有辦法進行急
接著是三角形的魚鰭，最後則是帶有角度的長尾鰭，像
彎（contragility），潛艇和飛機雖然可以達到很快的速
一根冰上曲棍球桿。喬治摸過鯊魚厚實的灰色身體。剛
度，卻沒有這種能力。尖吻鯖鯊在追逐獵物時，可以輕
摸到鯊魚時，他嚇了一跳，鯊魚皮摸起來非常粗糙，
易地在成群的海草或珊瑚礁之間不斷變換方向。如果
就像顆粒最粗的砂紙一樣，只是看不見顆粒。玻里尼西
你想建造一種具備這個能力的裝置，會面臨一個根本
亞的毛利人很久以前就知道鯊魚皮很粗糙，因此會使用
上的問題：若想快速改變方向，魚鰭必須以高攻角面對
乾燥過的鯊魚皮來打磨船身；日本人則把鯊魚皮用在劍
水流，然而，攻角一大，流體就不會貼住物體表面，而
柄上，以防止劍從手中滑落。在顯微鏡底下，可以看出
是會與之分離，進而產生小渦流，使阻力增加、升力減
鯊魚皮有類似貓毛的顆粒。在不同的身體部位，顆粒的
少。尖吻鯖鯊能夠具備這樣的游泳能力，說穿了就是因
粗糙度就不同，在吻部和魚鰭等身體前緣的最平滑，魚
為牠的「黏性」很高，有辦法在牠切過水流時，讓流體
鰓、腹部和尾巴的粗糙度感覺都不一樣，彷彿在五金行
緊貼體側平順流過。
裡逛專賣砂紙那排走道，看見一桶桶等級不同的砂紙一
鯊魚和海豚的運動速度已經引起科學家關注許久，牠
般。要覆蓋一條魚的話，粗糙的皮膚看來是奇怪的材
們被認為有「快速的皮膚」這種結合減阻特性的神祕表
質，尤其還是在全世界速度最快的魚身上。
面。海豚皮光滑明亮，跟溼漉漉的人類皮膚一樣，只是
成年的尖吻鯖鯊大約和福斯金龜車一樣長，重140公
厚上許多，密度和矽氧樹脂（silicone）差不多；相較
斤左右，能以每小時70公里的速度來進行短距衝刺，並
之下，鯊魚皮卻有著砂紙的質地，雖然鯊魚是魚，鱗片
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書適圈
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卻非常微小。為了找出這些動物能高速運動的原因，最
在一般銑床上的一種工具，透過運用一系列的連桿組來
早的實驗是把死掉的海豚和鯊魚綁在行進的船後和在水
描摹樣版的輪廓，再使用旋切機切出小100倍的版本，
洞中拖行。令人失望的是，鯊魚和海豚的阻力係數很相
變成只有小拇指指甲的大小。緊接著，再用塑膠鑄造機
近，跟小餐盤差不多，這人驚訝，因為鯊魚皮很粗糙，
做出超過800個聚苯乙烯複本。這些人造鯊魚鱗可以被
而海豚皮卻很光滑。因此，早期使用死鯊魚所進行的實
裝在一片模擬鯊魚身體的金屬板上，金屬板上的板片彈
驗並沒有揭示鯊魚鱗減阻的功效。
簧能讓這些人造鱗片旋轉，就跟真正的鯊魚鱗片一樣。
之後，有人試圖做出仿鯊魚皮的結構來進行實驗。
整個裝置放在一個專門建造的水洞中，以油來流過塑
德國推進科技學院鑽研亂流的研究人員D•W•貝赫特
膠鱗片進行測試。測試時用油而不用水好像很怪，但這
（D. W. Bechert）是這項實驗的要角，他在1980年代建
是流體力學常用的手法。這麼做的原因是，人造的鯊魚
造了一系列以鯊魚為靈感製成的表面。當時，美國的科
鱗比真正的鯊魚鱗大了600倍，為了重現相同的流動狀
學家已根據流體力學創造出肋狀溝槽膠帶，因此，德國
態與物理現象，就必須增加測試流體的黏滯性來抵消尺
人希望能精準地複製鯊魚皮，發明能夠減阻的表面結
寸放大的效應。想像一下你把鯊魚鱗放得非常非常大：
構，打敗美國人。
在很高的放大倍率之下，流體的確會顯得比較黏稠，也
貝赫特以魚鱗的顯微影像為模版，用手雕出大小約6
就是說，黏滯力的大小取決於運作系統的大小，這個概
公分的黏土模型，是真實鯊魚鱗的600倍大。他使用縮
念稱作「動力相似性（dynamic similarity）」。這就是
放銑床（pantograph-copy milling machine），也就是附加
為什麼風洞和水洞可以提供有用的數據：科學家可以把
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科技報導
船和飛機的縮小版放在這些系統中，透過改變流體速
建出的建築裡；博物館是棟維多利亞式的華廈，看起來簡
度或黏滯性，以重現真實世界的狀況。
直就像《阿達一族》的主角們會住的地方。鯊魚總重超過
排好彈簧和鱗片後，德國的研究人員發現阻力少了
50公斤，必須使用推車才能從車上運到實驗室。抵達實驗
3％，這個結果令人大失所望，減阻的效果遠小於美
室後，學生們圍在旁邊欣賞這兩條鯊魚。鯊魚肉是粉紅色
國人發明的肋狀溝槽。美國人發明的肋狀溝槽是由許
的，血水非常少，魚皮黏得很緊。約翰內斯跨坐在鯊魚身
多三角形的溝槽組成，完全不像鯊魚皮，但是和一個
上，好像在騎鯊魚似的，接著使用夾鉗和刮鬍刀的刀片慢
沒有任何鱗片的盤子相比，卻能夠減少10％的阻力。
慢地割下鯊魚皮。過了兩個小時，他共割下四片魚皮，每
貝赫特和流體力學領域的大部分科學家依然對鯊魚鱗
一片都長50公分、寬15公分，雖然已經盡量貼著皮割，但
片百思不解，為什麼簡易的三角形溝槽效果就這麼好
還是有粉紅色的魚肉殘存在皮上。魚皮必須進行清理，但
了，但鯊魚還是用了這麼複雜的構造？
現在時間已經愈來愈寶貴，因為鯊魚持續腐敗中。這些鯊
從那時起，消費市場對鯊魚皮的興趣又更高了。
魚是前一天捕撈的，他要割下魚皮、進行阻力測試，有的
在2000年，英國設計師、同時也是前游泳選手的費歐
時間並不多。……【更多內容請閱讀三民書局出版《破解
娜•費爾斯特（Fiona Fairhurst）開始把心力放在以
動物忍術》】
鯊魚皮為靈感製作泳裝上。她設計了許多泳裝，包括 Fastskins和LZR泳裝，這些泳裝是由速比濤（Speedo） 生產，從脖子到腳踝完全把身體包覆住，表面有隆 起，希望能藉由模仿鯊魚鱗來減少阻力，速比濤聲 稱這些泳裝可為游泳者減少6％的阻力。泳裝在2008 年上市，以為北京夏季奧運做準備。共有150件泳裝 被發放給世界頂尖的運動員，最後，穿了速比濤泳裝 的選手打破了25項世界紀錄當中的23項，國際游泳總 會因此進行投票，全體一致反對使用這種泳裝。他們 說，這種泳裝是種科技禁藥，就跟蹼狀手套和蛙鞋一 樣，可以改善游泳者的速度、浮力和耐力，讓穿戴的 人擁有對他人不公平的優勢。這項爭議上了全國頭 條，引起喬治的好奇，想了解這些泳裝究竟是如何運 作的，他找到一位有興趣以鯊魚皮為論文主題的德籍 碩士生約翰內斯•歐夫納（Johannes Oeffner）。 約翰內斯抵達劍橋不久後，便開始展開論文研究。 他開車載著另一名學生到當地的魚市，買了兩條冷 凍鯊魚──一條尖吻鯖鯊、一條鼠鯊，但為了運送方 便，只買了鯊魚後半部的身體。他在小掀背車的後 車廂鋪了一張帆布，把鯊魚放好，它們躺在車內看 起來就像被擊倒的保齡球瓶。接著開車回到喬治的 實驗室，就位於哈佛大學比較動物學博物館所新擴
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科學月刊
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動態時報
中研院製成新冠病毒抗體 可望實行快篩檢測
廣告索引 錫昌.......................... 3 雙鷹.......................... 5 睿嘉.......................... 7
【本刊訊】中央研究院（以下
效判別是否感染新冠病毒。
矽新.......................... 8 益弘.......................... 9
稱中研院）本（2020年3）月8日
此外，研究團隊在經濟部安排
貝克曼.................... 16,17
成功合成能辨識新冠病毒（SARS-
下，將與數家廠商商談生產快篩檢
龍躍......................... 21
CoV-2）蛋白質的單株抗體群，將
測的原型產品，並可望於3~4個月
可作為檢測快篩裝置的關鍵試劑。
內通過衛福部驗證並量產。中研院
勵眾生活..................... 26
未來若成功量產，便能在15~20分
院長廖俊智強調，學研單位、廠商
科光......................... 29
鐘內迅速得知結果。
及衛福部需緊密溝通聯繫，以加快
要能做到快篩，其中的抗體試劑 需能準確辨識新冠病毒。研究過程
病人檢體的驗證，將這個技術做大
根據中研院新聞稿，廖俊智也於
楊安綏與他的團隊針對7種人類冠狀
提到，防疫是與時間賽跑，除了院
病毒核蛋白（nucleocapsid protein）
內各研究團隊共同合作，此次成果
抗原，製造出46株毫克等級產量
也將會與國內學研單位「COVID-19
的單株抗體（IgG），其中有1株
合作平台」共享，加速新冠肺炎快
抗體有極佳的單一辨識性，不會與
速篩檢工具、藥物與疫苗等研發，
感冒的冠狀病毒有交叉反應，可有
日龍......................... 25
尚偉...................... 35,37 牟博科技..................... 38
規模的臨床應用。
中，中研院基因體研究中心研究員
SARS、MERS病毒或其它導致一般
川富......................... 24
合作抗疫。 若一切順利，新冠肺炎檢測方式
將可比照流感快篩，與目前核酸檢 測相比，可望提升採檢量能以及快 篩檢時間，為疫情變化做準備。
新聞來源
〈直逮新冠病毒！中研院 19 天內製造抗體 研 發 15 分鐘快篩裝置〉，中央研究院， 2020 年 3 月8日。
《科技報導》稿約 本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的學界、政策、產業訊息外，並有學者專家針對科技（含醫療）政策、 教育、產業相關的時事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心臺灣科技發展的您，就上述方向踴躍投稿。寫作 時請依照稿約： 一、避免學術專業論文寫作格式。 二、字數盡量在2000至3500字內，可附相
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