科學月刊姊妹刊物
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方
SciTech Reports
創刊於1982年
位
視
野
．
科
技
人
關
懷
每月15號出刊
科技報導 454 S c i Te c h
Reports
2019.10月號
scimonth.com.tw
天文學家李太楓與紫金山天文台張鈺哲- 4 集集地震後的重建與前進 國研院發表20年來的研究成果- 6 基因編輯技術CRISPR在精神疾病及神經退化性疾病的應用- 10 讓樹回到原是森林的地方－武陵廢耕地的生態復育- 14 有無利益衝突，誰說了算？從美國醫學研究未揭露利益的爭議談起- 18 書摘－《我擁群像》- 20
科學月刊10月號 【透視暮色後的夜市】上市！ 當期介紹請見24版
《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
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1
中華民國一○八年十月十五日
產官學研
科技報導
2
人類迄今發現到的最大中子星 質量與密度大到就要「崩潰」 【本刊訊】天文學家日前利用美國國 家科學會（National Science Foundation） 的綠堤望遠鏡（The Robert C. Byrd Green Bank Telescope, GBT），觀察到距地球約 4600光年、快速旋轉脈的衝星（pulsar）， 是人類迄今看到最大的中子星。綠堤天文 台（Green Bank Observatory, GBO）指出， 這顆星星的質量，幾乎是中子星理論上可 達到的最大值。 大質量恆星演化到末期時，在引力坍 縮之下產生超新星爆炸，最終產生除黑洞 外宇宙中密度最高的天體──中子星。從 中擷取一塊方糖大小的中子星，放到地球 上來看就重達一億噸，堪比全球人口總和
（By Photograph by Mike Peel (www.mikepeel.net)., CC BY-SA 4.0, Wikimedia）
的重量！不過，僅管科學家研究中子星已 逾十載，其內部的本質為何，仍是一大謎
驚人，因此可作為原子鐘的宇宙等效物
量，一旦知道其中一個共同運行的物體的
團。舉例來說，如果將中子星碾碎，裡頭
（cosmic equivalent），而這樣精確的計
質量，就能得到另一個的相關資訊。
的物質會成為超流體（superfluid）並自由
時依據也能幫助天文學家研究時空的性
中子星的臨界點代表著其中心密度的
流動，還是分解成亞原子夸克（subatomic
質，並增加他們對廣義相對論的理解。此
quarks）或其它顆粒？引力凌駕於物質之
極值，該研究的共同作者蘭索姆（Scott
外，宇宙精確度（cosmic precision）也能
上並形成黑洞的「引爆點」又是什麼？都
Ransom）近一步解釋，此極值也使得引
在相對於地球幾乎處於邊緣的雙星系統
力具備讓中子星坍縮的能力。每顆高質量
讓人相當好奇。
（binary system）中，提供計算兩顆恆星
的中子星，都讓科學家發現更趨極限的數
質量的途徑。
值，並從中了解令人驚嘆的物質物理學。
而北美納赫引力波天文台物理前沿中 心（NANOGrav Physics Frontiers Center）
當脈衝星於白矮星伴星（white dwarf
研究員，透過綠堤望遠鏡找到一顆正快速
companion）後面經過時，訊號的到達
旋轉的毫秒脈衝星（millisecond pulsar）
時間會有約百萬分之一秒的延遲，此現
──J0740+6620，其質量與密度好比將
象被稱作夏皮羅時間延遲效應（Shapiro
2.17顆太陽塞到直徑僅30公里的圓球裡。
Delay）。根據愛
究竟這個天體能多大、多密？美國雷射干
因斯坦的廣義相對
涉儀重力波天文台（Laser Interferometer
論，從本質來看，
Gravitational-Wave Observatory, LIGO）研
來自白矮星的重力
究員近日透過碰撞中子星觀測到的重力波
會使其周圍空間微
顯示，2.17個太陽質量，是真的快要到達
微扭曲，在這樣的
星星「崩潰」的極限了。
情況下，旋轉中子
脈衝星以其自磁極發射的雙無線電波
星的脈衝就得傳得
束（twin beams of radio waves）聞名，這
更遠。利用此延
些光束會像燈塔一樣掃過它所能經過的空
遲，天文學家便能
間。由於脈衝星的旋轉速度與規律性相當
計算出白矮星的質
《科技報導》勘誤 《科技報導》 2019 年 9 月號（第 453 期），由於檔案誤植與校閱 作業不周，致使頭版目錄顯示為舊有資料，造成讀者閱讀上的不 便，敬請見諒。 《科技報導》編輯部
新聞來源
Most Massive Neutron Star Ever Detected, Almost too Massive to Exist, Green Bank Observatory, 2019.
中華民國一○八年十月十五日
產官學研
SciTech Reports
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香檳瓶口竟可製造氣流盤 氣與顏色也隨溫度不同 【本刊訊】許多人應該都玩過「水火
的氣壓便會隨高度上升而下降，並將CO 2
進而形成常見於噴射機或火箭高速發射
箭」，如果今天把主角換成香檳，會是什
轉換成乾冰的煙霧。兩者的煙霧差異來自
時才看得到的氣流盤──馬赫盤（Mach
麼樣的情景？近日，《科學進展》（Science
開瓶降壓後的結晶大小：高溫組結晶較
disk），有興趣者可觀影像（https://bit.
Advances）一篇研究發現，開封香檳時其
大，可散射所有波長的可見光，因此其氣
ly/2o13nwk）畫面。
瓶口氣體顏色會受溫度影響，且會產生一
羽顏色偏白；反之，低溫組結晶較小，且
些與火箭類似的現象！
多散射短波長的光，才使氣羽顏色偏藍。
法國翰斯大學（University of Reims
此外，開瓶時因氣流排出瞬間壓力超
Champagne-Ardenne）物理學家利桀－貝
過周圍空氣五倍，且最初瓶頂壓力與環
雷赫（Gérard Liger-Belair）與其研究團
境壓力的比值，極大於混合氣體到達臨
隊，為了解瓶溫對香檳開瓶時的羽狀霧氣
界比（critical ration）時的數值，致使瓶
（plume）有何外觀影響，以室溫20、30℃
頸噴出膨脹不足的超音速CO 2冷凍氣流，
保存的香檳做觀察。結果發 現，前者開瓶後飄出的氣羽呈 深藍色，而後者則為灰白色。 由於瓶頸中的CO 2氣體壓力 幾乎是瓶外環境的七倍，只要 拔掉瓶口的軟木塞，這些氣體
創刊於公元1982年1月 中華郵政北台字第1461號 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 劃 撥：0018482-3 科學月刊社 主 辦：台北市科學出版事業基金會 出 版 者：科技報導雜誌社 發 行 人：張之傑 執行總監：趙軒翎 總 編 輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 蔡政修 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 林秀玉 林宮玄 黃正球 黃相輔 周鑑恆 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳彥榮 陳鎮東 陳妙嫻 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君 鄭運鴻 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 蘇逸平 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 主 編：郭家銘 編 輯：謝育哲 美 編：黃琳琇 業務經理：李金穗 業務助理：廖本翔 社 址：台北市羅斯福路三段77號7樓 電 話：(02)2363-4910 傳 真：(02)2363-5999 E - m a i l： scimonth @ gmail.com 印 刷：赫偉有限公司 《本刊長期徵稿，請見頭版稿約》
下次在開香檳慶祝的同時，不妨觀察一 下這神奇的馬赫盤，並欣賞這些氣羽散射 的光波之美！ 新聞來源
Gérard Liger-Belair, Daniel Cordier and Robert Georges, Under-expanded supersonic CO 2 freezing jets during champagne cork popping, Science Advances, 2019.
中華民國一○八年十月十五日
專欄連載
科技報導
4
天文學家李太楓與紫金山天文台張鈺哲 趙軒翎 本刊副總編輯。因碩士論文開啟了中研院天文所研究計畫追蹤之旅， 嘗試以「臺灣也看得見星光」系列連載與讀者分享臺灣的天文學發展。
（「臺灣也看得見星光」系列連載）
形」，其實也對應了大霹靂理論下的重要
台長時，常常得坐飛機來回北京、南京開
遂古之初，誰傳道之？
假設──當你站在宇宙中的任何一個點，
會。據說，他會從飛機上仔細盯著紫金山
上下未形，何由考之？
看到的任何方向和位置都是相同的──宇
天文台，查看圓頂蓋是否打開，「如果沒
冥昭瞢闇，誰能極之？
宙具有「均質（homogeneous universe）」
有，他一下飛機就會打電話大罵『有資源
馮翼惟像，何以識之？
和「等向（isotropic）」的性質。
怎麼可以不好好利用！』」李太楓說。
明明闇闇，惟時何為？
然而大霹靂並非唯一一個宇宙起源的
李太楓對於五叔公的印象，更多是來
陰陽三合，何本何化？
學說，也正待天文學家進一步的驗證。如
自一本本鎖在圖書館中的「禁書」。當時
同〈天問〉中所說「冥昭瞢闇，誰能極
國共之間關係緊張，僅僅提到「張鈺哲」
之？」即便天文學觀測儀器已有相當程度
這個名字，都可能被認為有「赴匪」、往
的進展，天文學家對宇宙的觀測仍受到各
中國共產黨靠攏的嫌疑。對天文充滿興趣
種侷限，我們能看到的宇宙仍十分「昏
的李太楓想多了解這位天文學家，就只能
暗」，對於宇宙的了解仍十分「渾沌」。
偷偷來。李太楓的母親是臺北第一女中的
――摘自屈原〈天問〉
天問，問天 公元前300年左右，屈原望著蒼天問 道：「茫茫宇宙的起始，誰能描述？無天 無地的模樣，誰能考察？昏昏暗暗、混混 沌沌的型態，誰能辨別？元氣瀰漫、空洞 無物的境界，誰能探查？光明黑暗的消 長，為何發生，如何發生？陰氣陽氣的交 合，以何為本，因何變化？」 若由現代文史研究者解讀〈天問〉， 或許會說這是屈原抒發心志、感嘆遭遇之 作，然而天文研究者卻有不同的解讀。 2015年5月，中華民國天文學會將第二 屆「天問獎」頒給中央研究院院士李太 楓，以表彰他在天文研究領域的貢獻。李 太楓發表得獎感言時說，〈天問〉前四分 之一的內容，其實與天文息息相關。甚 至，屈原提出的問題，現在的天文研究仍 無法完全回答。 不瞭解「天問獎」意涵的李太楓，發揮 了打破砂鍋「查」到底的性格，終於讓他
李太楓在發表得獎感言中開玩笑地說，
圖書館館員，學生時代的李太楓常靠著這
現代天文學者應追封屈原為「天文學會榮
層關係窩在圖書館中看書。他總是小心翼
譽會員」，以彰表他在〈天問〉中對於宇
翼、找機會躲在鎖著所有共產黨禁書的小
宙的觀察。這樣的說明和屈原有志難伸、
房間中，偷看張鈺哲的天文著作。
以致抱石跳江的傳統印象非常不同。 不過，身在今日的李太楓與當年的屈
有著極大的吸引力。然而每一次躲在小房
原，心境上非常不同，卻同樣對宇宙有眾
間中卻是緊張又害怕，深怕自己被發現，
多疑問，希望能得到解答。從小時候開
卻又忍不住想多看幾眼。書中的天文知識
始，李太楓對於探索宇宙就充滿興趣，並
深深吸引李太楓，他清楚記得其中一本名
暗自以此為一生的志向，時至今日，他是
為《宇宙叢譚》的書，記錄張鈺哲觀測日
建立臺灣天文研究的重要科學研究者。
蝕的方法和成果。多年後，李太楓自己翻
小學五年級的李太楓，就已流露對天文 的興趣，常常下課後就會跑到中山堂天文
之餘，也獲得了自己的領悟。
譯了一本天文書，也取了同樣的書名，向 叔公致敬。
台。那時，小小年紀的李太楓，總是跟在
李太楓與張鈺哲分屬中國和臺灣兩岸，
管理天文台的蔡章獻身旁，默默、好奇地
在當時的政治條件下根本沒有機會相見。
看著他操作著那一台四吋口徑的天文望遠
不過到了美國，李太楓終於有個機會，可
鏡。（中山堂天文台的故事，請見《科技
以見到張鈺哲。
報導》第453期〈80年前，臺北正萌芽的 教育型天文台〉。）
在中研院的藏書中，找到了深圳大學校長 章必功的《天問講稿》。在了解〈天問〉
對於李太楓而言，小房間內的天文禁書
與張鈺哲見面的機會 這個機會1979年於加拿大蒙特婁舉
臺海兩隔的五叔公
行的國際天文學聯合會（International
除了天文台之外，中國近代天文學家張
Astronomical Union, IAU），中國派出以
屈原問，宇宙如何誕生？2000多年後
鈺哲，也是李太楓重要的天文啟蒙。張鈺
時任紫金山天文台台長張鈺哲為首的代表
的現在，不管是李太楓或是其他天文學家
哲是中國科學院院士、紫金山天文台台長
團參加會議。當時李太楓在美國芝加哥大
或許會回答，宇宙最初處於一個高溫、
和南京大學天文系教授，他也是李太楓未
學（University of Chicago）進行博士後研
高密度的太初狀態，在137億年前經過大
曾謀面的五叔公。除了知道他是自己的遠
究，他突發奇想，希望趁著這次張鈺哲出
霹靂（Big Bang）後，逐漸膨脹成今日的
親外，李太楓也聽說他是個很嚴厲的人。
訪美洲的機會，請芝加哥大學天文學研究
樣貌。李太楓說，屈原描述的「上下未
李太楓描述，在張鈺哲擔任紫金山天文台
所邀請張鈺哲以傑出校友的身份來訪，希
中華民國一○八年十月十五日
望藉此能與他碰面。
專欄連載
SciTech Reports
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只是，紫金山天文台沒蓋好幾年，便
入大會。但由於兩岸之間的政治問題，中
當時的張鈺哲可說是身負重任。經歷文
連連遇上戰爭。1937年爆發中日戰爭，中
華民國天文學會IAU會員的申請直到隔年
化大革命而退出國際各大組織的中國，希
研院天文所人員只能帶著部分先進觀測儀
1959年才通過，中華人民共和國為表達抗
望重新參與國際會議和聯盟，便先以較沒
器，逃往昆明的鳳凰山。中日戰爭後緊接
議自此與IAU中斷聯繫20年。1973年臺灣
有沾染政治色彩的天文學領域作為先鋒。
著第二次國共內戰，也使得中國天文學會
在IAU主席戈德柏格的支持下，將入會國
身為此次行動主要談判角色的張鈺哲，就
的天文學家四散，創立者高魯於1947年病
名稱改為臺灣，而參加機構改為中研院。
是最為關鍵的角色。這一場談判將決定兩
逝，餘下幾位重要支柱陸續離開中國，僅
也因此中國在1979年會如此慎重，要求
個中國天文學會，誰有資格被IAU承認。
剩曾任中研院天文所所長的張鈺哲，研究
張鈺哲領軍參與IAU，誓在恢復中國天文
員李珩和戴文賽等少數天文學家留在中
學會和打壓臺灣。1980年，IAU重新恢復
國。1949年原中研院改為中國科學院，天
中國天文學會的會籍。目前（2017年）在
文所改歸為中科院管理。1950年中國共產
中國的天文學較完整引入西方科學研
IAU網站上可查詢到，中國天文學會的入
黨接收紫金山天文台，張鈺哲被任命為台
會國籍為「中國南京」；而臺灣中央研究
究模式，其實仍是到20世紀以後，留學歸
長。1957年中國第一座天文館於北京成
院的入會國籍則改為「中國台北」。
國的學子才將新的知識與技術帶回中國，
立，地點即位於明、清兩代的欽天監（後
並展開革新。1912年孫中山就任中華民國
改稱為北京古觀象台）旁，接手中國天文
臨時大總統，棄用帝制年號，並宣布改用
的科普工作。
中國天文學會的開始
「陽曆」。政府接收清代留下的欽天監後，
兩個中國天文學會之爭
陽曆的重責大任。1922年中國天文學會成
參與IAU是中國天文學會成立以來一個
立，由高魯擔任首屆會長，最初常務組織
重要的國際任務。中國天文學會於1925年
中實際上具有天文專業的人寥寥可數，但
首度參加IAU第二屆大會，並於1935年正
大多為北京大學教授。這些人透過免費替
式加入IAU。中間經歷國共內戰後，直到
人換算陽曆生日等活動，宣揚天文學。
1955年中華人民共和國重新以中國天文學
1928年，國立中央研究院正式成立，
楓的邀請卻是以失敗作結。由於中國對於 當時代表團團員的行程安排要求相當嚴 格，成員不能任意脫團單獨行動，張鈺哲
也將它改名為「中央觀象臺」，由擅於中 西曆法的高魯接任第一任台長，負責推行
張鈺哲的IAU任務順利完成，然而李太
未能訪問芝加哥大學。張鈺哲最後於1986 年病逝北京，臺海兩隔的兩人始終沒有見 上一面。 然而，這不減李太楓對於天文的熱情 ……
會名義參與大會。
其下設立天文研究所，同樣由高魯任秘書
三年後，臺灣以參加IAU大會為動機，
兼任代理所長。1934年，中國第一座完全
重新籌組、恢復中國天文學會，由遷臺前
自己出資、打造的天文台「紫金山天文
曾任中國天文學會副理事長、青島觀象台
台」完工，這座由中研院天文所管轄的天
台長的蔣丙然擔任會長，希望能以「中華
李太楓於 2015 年獲得天問獎，由中華民
文台，不僅是天文所和中國天文學會的新
民國天文學會（The Astronomical Society
國天文學會理事長朱有花手中接獲獎牌的
家，也成為孕育中國現代天文學的搖籃。
of the Republic of China）」的名義申請加
畫面。（胡佳伶攝影）
科技產業
中華民國一○八年十月十五日
科技報導
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集集地震後的重建與前進 國研院發表20年來的研究成果 李依庭
《科學月刊》主編。
1999年9月21日深夜1點47分，南投縣集 集鎮發生芮氏規模7.3強震，由於震源深度 僅8公里，因此全臺灣都能感受其震度。
的危害降至最低。 以下為國研院這20年來在地震方面所做
安全。此規範已於2011年1月公告，7月施 行，為目前建築物耐震設計規範現行主要
的研究和成果：
內容。
建築物
耐震評估與補強
此地震不僅造成超過新臺幣3600億元的經 濟損失、導致上萬間的房屋倒塌，更有 2000多人因而喪命、上萬人受傷的嚴重災 情。今（2019）年，適逢921地震後的20
耐震設計規範修訂
除了一般建築物，在921地震中，南投 縣有超過一半的校舍全倒或半倒。因此，
年，國家實驗研究院國家地震工程研究中
「小震不壞、中震可修、大震不倒」，
心（國研院國震中心）也於上（9）月16
是在建築物建造時對應各地震情境時的設
日舉行「921之後臺灣震災防治的進展」
計目標。然而，在921地震後，內政部有
記者會，將震後這20年來國研院所做的研
鑒於臺灣的建築技術規則及耐震設計規範
究成果發表。
已不足以對抗強震，因而協同國研院國震
有鑑於此，國研院國震中心透過實驗室
921地震之後，臺灣遍地滿目瘡痍，房
中心、臺大地震工程研究中心及中華民國
結構試驗和校舍現地推垮實驗等建築物耐
屋倒塌、橋樑斷裂、地面隆起、維生管線
地震工程學會等單位進行一系列的檢討和
震能力研究，進一步研發校舍耐震評估與
毀損和鐵路扭曲等，不但造成全臺民眾傷
修訂。以921地震的資料為基礎、中央氣
補強技術，並於2009年起協助教育部推動
亡，也影響當年的救災速度和效率。有鑑
象局量測的強地動觀測資料加上國內、外
超過3600所公立高中職以下、高達兩萬多
於此，國研院召集地震發生後由產學研界
相關規範和研究成果，將建築耐震分區重
棟的老舊校舍耐震能力評估與補強計畫，
組成的勘災團隊，深入災區帶回各種勘災
新規劃，並重新評估耐震的設計和規範。
提供計畫推動的技術與各項支援。目前已
面對校舍耐震能力不足問題，國研院也積 極採取各種補強措施，期望能在有限預算 內有效全面提升校舍耐震能力。
資料，嘗試分析災損原因，研發各項地震
2005年，為了增進臺灣房屋的耐震能
完成校舍普查、耐震評估、補強設計和
防減災技術。不僅如此，在這20年來，國
力，國研院國震中心也邀集國內學者專
80％的校舍補強工程，預計在今年底將所
研院也努力補強對地震的防治，包括在地
家、業界與主管機關代表，共同成立「規
有校舍耐震能力提升至一般建築物耐震標
震前的準備和預測、地震時的應變與減災
範研究發展委員會」，協助內政部及交通
準，以保障安全。
和地震後的快速重建，期望能將地震帶來
部修訂既有耐震規範，確保新建結構耐震
不僅如此，而耐震補強的有效性，也在
科技產業
中華民國一○八年十月十五日
SciTech Reports
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近年歷次地震中驗證確實有效，2010年的
筋混凝土或加強磚造建築，只要簡單幾個
甲仙地震，距離震央30公里的玉井國中，
步驟，就能檢驗自宅耐震的安全檢查。不
此外，在補強或設計規範下，近年來
由於當時尚未補強，因而造成建築物多處
僅如此，若對評估結果所顯示的耐震安全
這些橋樑也通過多次地震考驗，確認其有
柱體產生明顯的結構損壞，然而，在距
有疑慮時，也能夠再洽詢專業人士進行耐
效性。採用2009年的耐震與規範設計，於
離震央31公里的玉井工商，則因為已進行
震能力的詳細評估。
2013年10月完工的七星潭大橋，在2018年
修訂。
補強，所幸建築物無結構性的損壞；而在
不僅如此，國研院在這20年間，結合學
2月6日花蓮地震時，儘管位處地震主要錯
2016年的美濃地震也可觀察到補強與否所
術、產業和學會等組織開發出比現在大部
動的米崙斷層旁，但僅部分橋臺及橋墩損
造成的結構損壞差異。
分建築所使用的鋼筋混凝土（reinforced
傷，並無倒塌，修復後仍可正常通行。
除了校舍，國研院也嘗試利用耐震評
concrete, RC）更優化的「臺灣新型高強
估系統，對一般私有建築物上進行補強。
度鋼筋混凝土結構系統（Taiwan New
理的「公路橋樑耐震評估及補強準則」，
不過，由於私有建築物的補強或拆除重建
RC）」，將鋼筋強度提升約1.6倍、混泥
完成多項橋梁耐震補強專案工程，有效提
需要全數區分所有權人同意後方能進行，
土的強度則提升約2.4倍。臺灣與日本是世
在長時間的溝通協調下，恐因而浪費許多
界目前使用此技術的唯二國家，在日本利
時間，居住在此的人們只能提心吊膽的生
用此項技術已將傳統鋼筋混泥土建築高度
活。為了防範地震再次來襲的災害風險，
從二十多層樓提升至高達五十多層樓。
國研院協助內政部推動私有建築物階段性
這項研究不僅讓地狹人稠、人口密集的
補強計畫，可先就建築物最危險的部分進
臺灣將其都市住宅建築高層化，在減少結
行階段性補強，以花蓮一棟建築為例，儘
構建築材料使用量、縮小梁柱尺寸及提升
管無法取得全數所有權人的同意，不過，
建築高度外，更能增加住宅使用空間與休
透過一樓建築公設部分的剪力牆補強，可
閒綠地面積，大幅提升都市生活品質。
橋樑 新型高強度鋼筋混凝土結構
升橋梁耐震能力。目前，已完成第一、二 期的補強，包括國道一、二及國三北段， 第三期則預計於2025年完成，主要是國三 中南段與國四、五、六、八和十等路段。
橋梁全生命週期防災管理系統 除了加強橋樑的耐震，由於臺灣經常面 臨地震、颱風、洪水、山崩、土石流及腐 蝕老劣化等多種災害風險，所以，國研院
以大幅降低大地震來襲瞬間倒塌的風險。
耐震資訊網與
2009年，交通部也依據委託國震中心辦
耐震評估、規範修訂與提升補強技術
國震中心也開發「橋梁全生命週期防災管 理系統」，不是藉由傳統的紙本記錄，而 是透過雲端填報平台，讓橋樑巡檢人員能
921地震過後，中部地區許多橋樑倒塌
即時將資訊更新。該系統改善以往現場填
除了上述協助教育部的「校舍耐震能力
和損壞，如埤豐橋、名竹大橋、石圍橋和
寫紙本檢測表單的傳統作法，檢測人員只
提升計畫」外，國研院也利用評估校舍時
長庚橋等。經國研院的實際勘查、在實驗
要經由行動裝置填寫電子表單後，資料就
所累積的耐震資料，發展出能快速評估低
室和橋梁現地實驗驗證，透過實驗值和分
會自動上傳彙整，並統一交由後端專業人
矮型鋼筋混凝土建築物耐震能力的方法，
析值等數據建立模型後，開發出橋梁耐震
員進行後續橋梁安全評估與維修建議、建
並建立「街屋耐震資訊網」，讓民眾能夠
評估與補強技術，並協助交通部完成橋梁
立橋樑危害分析評估排序，不僅評估作業
自行上網查詢。針對五層樓（含）以下鋼
耐震設計規範、評估與補強規範的研擬與
的客觀性及正確性提升，也能作為後續養
科技產業
中華民國一○八年十月十五日
護或補強順序的參考與規劃。
關注焦點，因此，國震中心開發一套土地
此外，在彙整相關資訊後，系統會計
液化評估程式，並配合內政部營建署的
算橋梁各種特性指標分數，進行自動化的
「安家固園計畫」，無償供各界下載應
橋梁危害度分析評估排序，提供橋梁管理
用。目前，各縣市均以此程式作為液化評
單位排定維護與補強順序的參考。不僅如
估的標準分析程式，而在臺北地區的液化
此，這個系統也結合橋梁監測系統資訊，
潛能圖更於今年修訂，改善並精確其圖
針對重要橋梁安裝完整的監測系統，在災
資，增加土地利用的價值。
科技報導
8
多功能滾動式隔震系統 臺灣地震頻傳，也是資訊業的重鎮， 因此，對於高科技廠房、資通訊產業和醫 院等精密電子設備及存放重要文物的博物 館、美術館等是一大威脅。為降低地震帶 來的危害、守護重要資產，國震中心與業 界合作完成滾動式隔震平台技術開發，由
害發生前長期監測，及時提醒橋梁管理單
而在維生系統方面，921地震發生後自
位因應，而在災害發生後能快速診斷橋樑
於其具備消能機制和自復位能力，可有效
來水管線損毀數超過4000件、高壓鐵塔損
狀態，並自動雲端回報。
降低傳遞至上方設備或設施的地震力，增
壞超過300座、瓦斯管線也有超過600個災
加耐震性能。目前，已實際應用於國研院
損點，所以，為解決震後自來水管線破壞
國家高速網路與計算中心資訊機房、中央
造成斷水問題，國研院國震中心與經濟部
災害應變中心中部備援中心資訊機房、中
當地震發生時，可能也會造成橋樑斷
水利署、臺灣自來水公司和臺北自來水事
央研究院歷史語言研究所文物典藏設施、
裂，導致救難人員無法盡快進入災區救
業處合作，發展臺灣自來水系統震災模擬
災，造成人力、物資都無法到達。有鑑於
系統（T-water）。透過斷層錯動、土壤液
此，國震中心開發緊急救災用複合材料
化和山崩災害潛勢圖等資訊，考慮災害潛
輕便橋，可於8小時內，由一位專業工程
勢、管線易損的區域並研究出地震情境下
人員指揮數十名無經驗者，運用簡單工具
管線與設施的損害，進行優化與耐震補強。
緊急救災用複合材料輕便橋
中央氣象局超級電腦、中華電信機房主 機、中華郵政機房伺服器和高科技廠房精 密設備等位置。在2016年美濃地震時，位 於南科的光罩儲存設備因使用此系統，設 備皆無任何損傷。
及組裝式工作台車，組裝完成後能承載5 噸、橋面寬3公尺和跨度20公尺的複合材 料輕便橋，具有組裝迅速、居民自救、可 重複使用等三大優點。期望能有效解決颱
創新技術 挫屈束制支撐技術
臺灣地震損失評估系統 臺 灣 地 震 損 失 評 估 系 統 （ Ta i w a n
洪地震導致橋梁毀損時，造成部分地區交
「挫屈束制支撐技術」，是透過外部圍
Earthquake Loss Estimation System, TELES）
通中斷的困境，掌握黃金救援時刻。目
束鋼管所形成的圍束機制，中間灌入砂漿
為國震中心研發的地震災害境況模擬評估
前，國研院也正發展跨度50公尺的橋梁，
或混凝土，為一種制震技術，兼具高接合
軟體，平日可協助防救災主管機關、公民
盼能提升救災應變效率。
穩定性、高消能容量、易施工性等特點，
營事業進行地震災損評估與模擬；當地震
能有效提升結構物抗震能力，並提高對生
來臨時，可在接收中央氣象局地震速報後
命財產的保障。目前，已獲得七國發明專
一分鐘內完成初期評估，並以手機簡訊、
921地震發生後，臺灣中部地區如霧
利，技術移轉國內15間及紐西蘭一間大型
電子郵件和網頁等方式通報相關人員地震
峰、臺中港等地有土壤液化災情，且2016
鋼構廠，並已在國內、外共126棟建築中
的災情規模和分布，提供地震初期災情研
年美濃地震後，土壤液化議題更成為全國
應用。
判所需的重要資訊，相關人員也可登入網
大地工程與維生管線系統
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科技產業
SciTech Reports
9
8月正式啟用。除了在實驗室中進行各種
地震後的復原效率。不僅如此，記者會當
與地震相關的研究與技術開發外，也擁有
天也是「921地震20周年紀念研討會」的
「長衝程高速度地震模擬振動台」與「雙
第一天。此研討會由國研院國震中心、科
軸向動態試驗系統」兩大高性能實驗設
技部臺灣地震科學中心和科技部國家災害
施。「長衝程高速度地震模擬振動台」可
防救科技中心共同舉辦，在16~19日四天
除此之外，國研院也開發多種與地震
模擬近斷層地震高速度脈衝與大位移的特
的活動中，邀請來自31國超過500位學者
相關的系統，如複合式地震速報服務與即
性，以利發展臺灣本土化耐震技術，而
專家參與。希望透過彙集國內外頂尖研究
時災損評估系統，結合地震預警、結構監
「雙軸向動態試驗系統」亦可進行相關的
成果和相互的交流，讓臺灣在震災防治上
測、結構安全評估及地震防災等，可於地
動態測試，期望透過先進大型實驗設施，
能與時俱進、降低危害。
震發生前提供結構安全評估；地震發生
在臺灣發展出尖端耐震技術。
站進行查詢。
複合式地震速報服務與 即時災損評估系統
時，地震速報系統可在災害震波來臨前十
國研院國家地震工程研究中心主任黃世
數秒，透過警報廣播、燈號等方式協助人
建表示，國研院未來仍會持續推動各種調
員避難、自動關閉危險管線與機械設備以
查、開發和研究，像是盤段和列管公有建
減低災損，同時監測結構即時受震反應，
築耐震化率；維生管線系統（電、天然氣
以利震後自動進行結構安全快速評估，加
和通訊等）的震後營運規劃；透過都會區
速震後復原。從震前、震時與震後，提供
強震模擬，落實都市防災計畫；強化環境
全方位地震防災服務，建構出智慧型地震
監測並推動地震防災產業化，為每一次的
減災生活空間。
地震來襲做準備，期望將臺灣打造成為耐
921地震後的這20年來，為解決近斷層
震永續家園。
地震對臺灣民眾帶來的威脅，在科技部、
在記者會的最後，國研院國震中心與佛
國家發展委員會、國家實驗研究院與成功
教慈濟慈善事業基金會簽署合作協議，希
大學共同努力下，歷時三年興建完成「國
望未來能一同推動防災、賑災研究與科普
震中心臺南實驗室」，並於前（2017）年
教育推廣，透過科技與人文的結合，提升
直接進樣 搭配組合 各種應用 彈性選擇
當天 921 地震 20 周年研討會的現場，有許多廠商 與學者共襄盛舉。（李依庭攝影）
時事評析
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科技報導
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基因編輯技術CRISPR在精神疾病及神經退 化性疾病的應用 陳淵銓
美國加州大學柏克萊分校生物化學博士。
精神疾病及神經退化性疾病的
其中，基因編輯技術──叢集間隔短回 文重複序列（clustered regularly interspaced
基礎研究及治療 在所謂的精神疾病、精神障礙（mental disorder）或心理疾病中，患者會在行 為、心理及活動等方面表現出紊亂的精 神症狀，病因包括外在因素（如家庭、 社會環境等）及內在因素（如生理、遺 傳、神經生化等)。而神經退化性疾病 （neurodegenerative disease）則屬「沉默
係，但也可能與其它風險因子有關。以上 兩者的真正病因及作用機轉，目前仍未十 分清楚且尚無有效的治療方法（表一）。
物模式，便成為一種專門的學問。
short palindromic repeat, CRISPR），已被
表二為一般動物模式分類，包括誘發或
應用於這兩種疾病的基礎研究及潛在治
實驗模式（induced or experimental model）、
療，如酒精或藥物成癮（addiction）、
自發或自然模式（spontaneous or natural
思覺失調症（schizophrenia）、阿茲海默
model）、負或無反應模式（negative or
症（Alzheimer’ s disease）、帕金森氏症
non-reactive model）及孤兒模式（orphan
（Parkinson’ s disease）及亨丁頓舞蹈症 （Huntington’ s disease）等。以下將帶讀者 深入了解基因編輯探究疾病治療的方法。
的流行病（silent epidemic disease）」， 目前僅知與遺傳基因及年紀老化有密切關
選擇最適當的動物及使用何種方法建立動
model）等四種。其中，最常見的為誘發 或實驗模式，主要透過基因轉殖（genetic cloning）、基因敲入（knock-in）及基因剔 除（knock-out）等方法來完成。
CRISPR∕Cas9作為基礎研究的工具 動物模式的建立
動物模式的重要性 為了測試各項藥物或療法的效用，許多
說到實驗動物，讀者應該聽過小鼠 （mouse）與大鼠（rat）這兩種動物。
現存相關藥物大多只能短暫控制發病時
研究都會用到動物模式（animal model）：
間及症狀，且預後狀況普遍不佳，而新藥
某種動物自發或經人為誘導而產生特定疾
大鼠的身體和大腦尺寸較大，便於進
的開發進展也相當有限。隨著全球老年人
病或生理反應，若與人體有類似生命現
行實驗時藥物的管理、多次採樣、活體內
口的逐漸增加及社會環境的變遷，此兩種
象，則應可用該種動物作為「模式」，以
電生理學（electrophysiology）的研究及
病例日益增加，對家屬、患者和社會造成
了解人類罹患此疾病或發生該生理反應的
神經手術、神經成像的程序等，且大鼠具
莫大衝擊，研究人員及各大藥廠均致力於
機制。然而，人類疾病具多樣性，並非所
有更精細和準確的運動協調機制，也能展
開發出更有效的治療方法。
有動物都可產生與人類相似的疾病，如何
現更複雜的社交行為。此外，大鼠與人類
表一：精神疾病及神經退化性疾病的比較。 精神疾病
思考、情緒、知覺、認知與行為等精神狀態表現異 定義
常，最終導致適應生活的功能發生障礙，且需給予 醫療及照顧，但需排除反社會人格違常者。
神經退化性疾病 一種大腦和脊髓細胞神經元逐漸退化或死亡所引發的慢性疾 病。一般來說，大腦和脊髓細胞不會再生，過度的損害是毀滅 性、不可逆的，且會隨著時間而惡化，導致功能障礙，可分成 「影響運動」及「影響記憶」兩類型。 ˙阿茲海默症：喪失短期記憶、語言障礙、定向障礙、情緒不 穩、喪失動機等。
典型
焦慮、憂鬱、亢奮、妄想、強迫意念、適應障礙、
症狀
情緒情感、怪異行為、生理變化及身體不適等。
˙帕金森氏症：震顫、僵直、姿勢不穩定、動作遲緩及顏面神 經麻痺等。 ˙亨丁頓舞蹈症：主要症狀與帕金森氏症類似，另有情緒或智 力方面的輕微問題。
主要
精神病、精神官能症、物質成癮（如酒癮、藥癮）
疾病
等。
臨床
藥物、心理、環境、職能、腦刺激（電休克）及手
治療
術等。
阿茲海默症、帕金森氏症、亨丁頓舞蹈症等。
藥物及深層腦部刺激術（deep brain stimulation）等。
時事評析
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SciTech Reports
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表二：動物模式的比較。 動物模式
說明
誘發或實驗
以人為誘導的方式，使動物體表現出欲研究的疾病。
自發或自然
動物的疾病是自然發生的，並非經由外來誘導而發生。 某特定疾病不會在動物體上發生，如兔子不會被淋病雙球菌（Neisseria gonorrhoeae）感染；羊不會被非洲豬
負或無反應
瘟病毒（African swine fever virus, ASFV）感染，表示動物對某種病原體不具接受能力，常用於疾病抵抗機制 的研究。
孤兒
某種疾病在動物身上發生，如狂牛症（bovine spongiform encephalopathy, BSE），最初在人體找不到可以對照的 類似疾病，後來才發現，如人類庫賈氏症（Creutzfeldt-Jakob disease, CJD）。
一樣含有6種微管相關蛋白（microtubule-
性基因組干擾作用，可進行系統性及標的
associated protein）──濤蛋白（tau）的同
性的SNCA基因調節。
力於臨床應用。 像是古柯鹼（cocaine）成癮（addiction）
種型（isoform），並與人類脫輔基脂蛋白
美國研究人員已於前（2017）年開發
這種強迫性尋求藥物（drug-seeking）的腦
質E（apolipoprotein E, ApoE）的胺基酸序
PRISM（perturbing regulatory interactions
部疾病，一旦服用藥物過量而成癮，即使
列間存在很高的同源性（homology）。
by synthetic modulators），使用隨意的
經過長時間戒除，也很容易復發。今年，
由於在生理、形態和遺傳上的特性更接
CRISPR／Cas轉錄因子（crisprTF）作為篩
美國研究人員使用CRISPR技術分別對小鼠
近人類，傳統上認為大鼠是研究精神疾病
選平台以廣泛干擾轉錄網絡，運用PRISM
及人類的皮膚表皮幹細胞（skin epidermal
及神經退化性疾病較理想的模型。然而，
到酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）的
stem cell）進行基因改造，敲入丁 酰 膽鹼
與基因轉殖小鼠（transgenic mouse）相較
帕金森氏症模式中，鑑定出可調節轉錄
酯酶（butyrylcholinesterase）基因後，再
之下，基因轉殖大鼠的發展因技術問題而
網 絡 和 保 護 細 胞 免 於 α－突 觸 核 蛋 白 毒
移植回小鼠體內，結果顯示移植的皮膚細
較緩慢，直到CRISPR技術開發成功後，藉
性的單股引導RNA（single guide RNA,
胞可以表現出較高活性的丁酰膽鹼酯酶以
由準確而快速的修飾、活化及抑制特定基
sgRNA），藉由調節能力差異的測試，篩
分解古柯鹼，並保持該酵素的長期釋放，
因，才徹底改變大鼠的基因編輯效率，而
選出最強的保護性sgRNA，並在人類的帕
以保護小鼠免於古柯鹼的藥物尋求行為及
基因編輯也不再侷限於小鼠。
金森氏症模式中進一步確認其對抗α－突
使用過量，由此可知，經由促進藥物分
觸核蛋白引發細胞死亡的能力，透過隨意
解的皮膚細胞移植來進行細胞治療（cell
的crisprTF，可以顯現複雜的生物外表型和
therapy），或許可以提供另一種治療藥物
有效的疾病調節作用。
成癮的選擇。
動物模式成功建立的例子 由於CRISPR與其它編輯基因技術相 比，具有簡單、迅速、準確及低成本的優 勢，故現已成為最熱門的技術。很多疾病
基於CRISPR的
的研究原本沒有適當的實驗動物可供採
潛在治療
用，在CRISPR技術的幫助下，科學家可以 更精準、方便及快速的開發動物模式，而 且有些已經商業化生產，以下幾個都是近 年發生、相當不錯的案例。
目前已有許多直 接利用CRISPR技 術來治療精神疾病 及神經退化性疾病 的文獻，明顯加速
酵母菌模式的建立 除了動物模式外，酵母菌也能拿來檢核 細胞的部分功能。
了這些疾病的研究 進程，許多相關研 究正在進行細胞實
大 腦 的 不 正 常 α－突 觸 核 蛋 白 大 量 製
驗，有些甚至已在
造卻無法分解，是已知引發帕金森氏症
動物實驗中成功，
的 主 因 ， 故 調 節 或 干 擾 α－突 觸 核 蛋 白
經由移植幹細胞或
（alphasynuclein, α-SYN）基因（SNCA）
直接修飾相關基因
的表現有助於治療此病。使用CRISPR技術
可以提供新的治療
的轉錄網絡（transcriptional network）廣泛
策略，並有相當潛
12/26(四)「發酵實驗與製程研發實踐入門」課程簡章備詢
時事評析
中華民國一○八年十月十五日
科技報導
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另外，γ－胺基丁酸（gamma-aminobutyric
白質的含量，且發現該小鼠可以作為研
mutation of amyloid precursor protein,
acid, GABA）的A型接受體（GABRA2）
究神經生物學和行為分子遺傳學的背景種
A P P ） 基 因 突 變 ， 引 起β－釋 放 激 素
變異，可能導致精神疾病、癲癇、酒精中
株（background strain），並進一步顯示
（β-secretase）切割類澱粉前驅蛋白，
毒和藥物濫用，如今似乎也有解決方案。
GABRA2基因療法（gene therapy）治療藥
進而產生類澱粉蛋白－β（amyloid-β,
美國研究人員今年使用CRISPR修復實驗
物濫用或精神疾病是有可能的。
Aβ）並在大腦大量堆積，其與死亡受體6
sw
小鼠GABRA2基因的缺失，完全恢復了
而 引 發 阿 茲 海 默 症 的 可 能 原 因 ── 大
（death receptor 6, DR6）結合後所啟動的
小鼠腦中GABRA2基因表現的mRNA和蛋
腦的瑞典型類澱粉前驅蛋白（the Swedish
細胞凋亡（apoptosis）過程，應能受惠於
帕金森氏症解方有望？ 作為人類帕金森氏症動物模式的α－突觸核蛋白（alphasynuclein, α-SYN）基因缺陷轉殖小鼠已由美國Jackson Laboratory生產，並成功上市銷售供作研究廣泛使用。
解開亨丁頓舞蹈症之謎
要標靶。今（2019）年，美國研究人員使用腺相關病毒 （adeno-associated virus, AAV）－CRISPR組合系統造成多 巴胺神經元基因突變，藉以測試此基因在物質／藥物濫用 或帕金森氏症的作用，這是透過標靶作用於大鼠精原幹細 胞（spermatogonial stem cell）的生殖譜系基因（germline gene）而產生的第一個基因敲入大鼠模式。在2019年，中 國研究人員使用CRISPR技術產生兩個基因敲入大鼠種系
遺傳性疾病亨丁頓舞蹈症中，除父母遺傳外，有約10％的病
（Drd2::Cre和Rosa26::loxp-stop-loxp-tdTomato），經由這
例來自新產生的基因突變，意即患者第四對染色體DNA的
兩個種系大鼠雜交產生的Drd2報告大鼠（reporter rat），會在
CAG三核苷酸重複序列過度表達（overexpression），造成腦
內源Drd2啟動子的控制下表達螢光蛋白tdTomato，而產生的
神經細胞持續退化，由於必須研究極細微的腦細胞病變，動
Drd2 :: Cre大鼠亦可作為優良的動物模式，來研究表達Drd2
物模式很難建立。一直到去（2018）年，中國與美國研究人
的神經元群體的功能。
員使用CRISPR技術將人類亨氏舞蹈症的第四對體染色體基因 敲入豬體內，以種系遺傳產生子代病豬，才得以觀察與人類 更相近的豬大腦中紋狀體變性與運動失調的症狀，也使科學 家更容易了解亨氏舞蹈症的完整變化過程，並進行基因治療 的研究。
激素的影響與驗證 而飢餓素（ghrelin）這種由28個胺基酸所組成的胃源性胜 肽激素，會與生長激素促分泌素接受體（growth hormone secretagogue receptor, GHSR）結合而影響各種動物行為，包 括藥物成癮、欣快感、壓力和攝食。今年，美國研究人員使
藥物效果也可測試
用CRISPR技術建立、驗證和顯現GHSR基因剔除韋斯大鼠
與藥物成癮、精神分裂症和帕金森氏症有關的D2多巴胺
（Wistar rat）模型，此種大鼠模型可用於研究生長激素釋放
接受體（dopamine receptor D2, Drd2），是藥物作用的主
胜肽系統在神經退化性疾病、精神疾病及肥胖症的作用。
時事評析
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13
CRISPR的發現。去年，美國研究人員設
事。前年，美國及韓國的研究人員便利用
技術限制、安全性問題和倫理議題的挑
計單股導引RNA（sgRNA）及Cas9蛋白，
CRISPR技術在人類胚胎腎細胞株（HEK-
戰，需審慎評估；幸運的是，拜現代科技
藉由AAV作為載體讓標靶作用於APP 等
293T cell line）SNCA基因3'端標註功能
突飛猛進之賜，目前已開發許多因應策略
位基因，發現在細胞培養和動物實驗中可
性的NanoLuc螢光素酶報告者（luciferase
來改善不良影響並克服大多數的挑戰，如
以選擇性的破壞APP 等位基因，可降低
reporter），以有效監控SNCA基因在表徵
表三所示。
病理性類澱粉蛋白－β含量。因此，使用
遺傳（epigenetics）上的轉錄活性，接著
CRISPR技術可以修復造成類澱粉蛋白－β
在細胞培養中加入已知會調節α－突觸核
增加的點突變（point mutation），並有潛
蛋白表現的各種藥物，藉由測定NanoLuc
力發展成為對抗阿茲海默症的基因療法。
活性表現差異來得知α－突觸核蛋白表現
SW
SW
所受的影響程度。目前可用於抑制α－突
以基因編輯技術做藥物篩選 不只是療法本身，在藥物的篩選與各 項功能的優化上，也是CRISPR可以幫上
觸核蛋白表現的藥物種類相當多，利用 CRISPR技術可以快速篩選適用特定病人的 最安全、有效的藥物，有助帕金森氏症精
CRISPR技術可用於產生基因轉殖大 鼠，此種實驗動物具有超過小鼠的優勢， 用以研究精神疾病及神經退化性疾病，並 有助於開發更多新穎的治療策略，包括細 胞療法和基因療法等。因此，我們應盡可 能關注基因編輯技術的發展，探討其對以
準醫療的發展。
往藥物難以治療疾病的重要性，研究人員
忙的地方。舉例來說，已知大腦的α－
還應加強並擴大未來的研究方向，並開發
突觸核蛋白的過度表達是造成帕金森氏症 的關鍵病理因子，監控SNCA基因的轉錄
結論
前景與挑戰
這些新發現成果的可能應用。
應可得知其病況及病理學，但使用傳統方
儘管使用CRISPR技術治療精神疾病及
法測定此基因的表達並不靈敏且耗時費
神經退化性疾病深具前景，但仍存在不少
表三：CRISPR 技術用於疾病治療的挑戰及因應策略。
挑戰
議題
因應策略
脫靶效應（off target）：非專一性的
使用縮短的導引RNA（gRNA）和野生型Cas9蛋白、改造過的高精確Cas9蛋白、
標靶作用及切割。
Cas9 缺口酶（nickase）及Cpf1內核酸酶（endonuclease）等。
作用侷限性：與原間隔序列鄰近的區 域（protospacer adjacent motif, PAM） 技術
的三個核苷酸NGG序列必須存在。 傳遞工具（delivery tool）的選擇： 專一、安全、有效的載體選擇不易。
脫靶效應可能引起突變。
安全
因抑制p53基因表現引起的致瘤性 （tumorigenesis）。
利用噬菌體開發擴展型的PAM SpCas9變異種（xCas9），可辨認較廣的PAM序 列。除NGG外，尚包含NG、GAA和GAT等序列，但專一性卻較高。 開發多種載體，如脂質、病毒、奈米粒子（nanoparticle）、細菌、基因槍 （gene gun）、電衝擊（electroporation）、奈米吸管（nanostraw）或結合載體 （如AAV-CRISPR）等。 避免產生雙股斷裂（double-stranded break）而發生取代、缺失或嵌入突變，使用 鹼基對編輯器（base editor）以高轉變率和低突變率將G：C直接編輯成A：T。
治療時應避免為提高CRISPR的效率，而抑制p53基因的表達。
外來基因可能嵌入自身體內。
嚴格執行病患治療前的適用性評估及治療後的安全監控。
利益和風險的評估複雜化。
擴大利益相關者的參與，開發利益和風險的科學性評估系統。 對研發及生產者提供誘因（如經費、專利及證照等），並嚴格限制獨家授權證
私人利益和公共利益的失衡。
照的範圍，增加產品製造者彼此的競爭，促成證照交換，鼓勵達成協議以規範 權利義務。
倫理 人體醫療的商業化。
生殖譜系基因的任意操控。
設計合理的保險和付費制度，建立條件式許可制度，促進國際交流合作以降低 成本。 治療前審慎評估病患是否適用，涉及生殖譜系基因改造之治療須經嚴格機構審 查（institutional review board, IRB）程序。
焦點話題
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讓樹回到原是森林的地方— 武陵廢耕地的生態復育 邱清安
國立中興大學實驗林副研究員、森林學系合聘副教授。
臺灣中海拔的一些山區，早期為了增加
砍除後，闢出菜園，然後藉著不斷灑水與
經濟收入，剷除了原有的森林，種植了高
施肥來種出高冷蔬菜（圖一），但此舉卻
麗菜等短期作物。這些窮盡地力、過度利
也破壞了我們賴以維生的環境。
生態系與恢復生物多樣性的機會。
有必要將高山廢耕地
用的菜園，因生態復育目的被政府收回十
全球各地都有這種山區開發所衍生的問
餘年，但森林還是無法自然恢復。近年，
題，但是近年來世界各國因社會與經濟因
筆者團隊正想辦法把樹木種回原是森林的
素的轉變、環境保育意識的覺醒，有愈來
山區森林開闢為菜園農耕地，不只是
地方。
愈多的山區耕作地正逐漸被荒廢，而在臺
森林被砍伐，也伴隨著生物多樣性消失、
灣中海拔山區，包括丹大、梨山、武陵等
水土保持與水源水質下降、肥料和農藥污
地，也已有廣達數百公頃的超限農耕地被
染等環境劣化。以雪霸國家公園的武陵
強制收回，這些廢耕地本身其實就是被不
地區為例，早期種植高麗菜，被強制收
許多種植高冷蔬菜的農耕地，位處於中
當利用或過度開發的「退化地」，從另一
回而停止耕作的廢耕地，經過十年等待
海拔超限利用﹝註一﹞的山地上，早期人們
角度來看，這些廢耕地不只亟待恢復為原
仍沒能自然地長回森林，而是形成被大
為了增加短期經濟收入，會先將原有森林
有森林，同時也是人們學習如何重建原有
扁雀麥（Bromus catharticus）與加拿大蓬
原是森林的高冷蔬菜耕作地
恢復為森林嗎？
圖二：一樣是在武陵，左圖廢耕地被外來種雜草佔據，植物相單純，生態功能低落；反之，右圖原始 圖一：原有森林被開闢為菜園，須不斷的灑水與施肥，
森林的植物種類與層次豐富，並覆蓋厚厚的腐植層，可充分發揮涵養水源、國土保安和維持生物多樣
才能種出高麗菜等短期作物。（邱清安攝影）
性等公益功能。（邱清安攝影）
焦點話題
中華民國一○八年十月十五日
SciTech Reports
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（Conyza canadensis）等外來種佔據的雜
嚴重破壞退化，若要依靠自然來恢復，勢
園，當時大家天真地認為，停止耕作的菜
草地（圖二左）；相較之下，鄰近廢耕地
必要等個數十年、數百年，這時便有必要
園過去施了這麼多的肥料，應該很快就能
的原始森林（圖二右），由於裡頭生物種
採行積極的人為生態復育。我們觀察了鄰
長回原有森林，就像鄰近的七家灣溪畔一
類繁多、各種植物層次豐富，且地表上覆
近武陵的一塊廢耕地，荒廢近20年仍停滯
樣，洪水過後裸露的溪畔兩三年間便長了
蓋著厚厚的枯枝落葉與腐植層，這樣的健
在雜草地的階段，沒有任何樹木可以自己
滿滿的樹。然而，事情並不像我們所想的
康森林，單從森林涵養水源這一功能來看
長出來，此時就應以人為的生態造林來幫
這麼單純，過了5年仍見不到一棵樹長出
便有著多重的好處。
助森林恢復。
當樹冠、枯枝落葉、地被、土壤和微生 物形成了一個綜合的有機體，陡峭的林地 就像是被海綿層層保護著一樣，讓土壤不
來，到底是什麼原因阻礙了林木的天然更 新、演替回森林？
為何樹木沒辦法自己再長回來？
到了2012年，兩篇在武陵與丹大廢耕地
時間回到2008年，國家公園收回高麗菜
的報告都指出，原來種植高麗菜時除了須
A
B
C
D
被暴雨侵蝕流失，並涵養更多的水來減少 下游的洪水，然後再緩緩釋出乾淨水源。 以上述案例來說，如果森林可以比草地多 截留100毫米的水，那麼光是1公頃的森林 就能為這片土地涵養1000公噸的優質水 源。此外，武陵廢耕地緊鄰七家灣溪，將 草地回復成森林也能幫助臺灣櫻花鈎吻鮭 的生存，因為森林不僅能穩定水源、淨化 水質，也降低了水溫、為鮭魚提供了更豐 富的食物。
抉擇：放任自然的演替vs. 人為介入的生態復育 當面對一塊已經被破壞的土地時，該 放任其「自然演替」或是實施「人工造 林」？這個問題應是基於科學的判斷，而 非意識型態之爭，因為有些地方，退化地 本身仍保有相當好的復原能力，例如市郊 裸地裡常可見到血桐、構樹、苦楝等先驅 樹種﹝註二﹞就自己長出來，且能在兩、三 年內達到一層樓高；然而，有些地方已被
圖三：（A）像是栓皮櫟、臺灣胡桃等大粒種子的樹種，因為種子傳播困難，一旦消失就常缺乏種源。（B） 廢耕地多石礫、保水性差，在夏季高溫烈日下，苗木很快被曬乾。（C）種植高麗菜後遺留下很多的石灰， 也使土壤理化性質被破壞。（D）許多剛種下的苗木，常被山羌啃食。（邱清安攝影）
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中華民國一○八年十月十五日
科技報導
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不斷噴水與施肥外，每次種菜前都會先施
時機當然也不同；為避開晚春霜凍（3月
名詞，然而，臺灣本土生態復育的實際操
用雞糞當肥料，然後再撒上大量石灰來減
底~4月初寒流造成的零下低溫），且剛種
作案例卻是寥寥可數的。其實，並沒有一
少病害，經過了二、三十年的石灰累積，
下的小苗必須有持續的水分供應，以武陵
種放諸四海皆能適用的生態復育的方法，
整個土壤理化性質被破壞，也變為鹼性，
廢耕地來說，最佳的植樹造林時機是4月
要想恢復被破壞的環境，就只能腳踏實地
因此推測土壤可能是樹木長不起來的主
中旬~6月底的梅雨天氣。
去了解這片土地的環境與生物，而非一蹴
因。然而，筆者團隊在武陵廢耕地經過三 年的調查發現，樹木長不起來是因為多重 的障礙，包括：種源缺乏、乾旱逆境、動 物啃食、養分不均等（圖三）；只有當這 些阻礙逐一被解決，樹木才能順利存活生 長，原有的森林才能恢復。
此外，必須以配適樹種與環境的方法
可幾、也不應只是口號。
來種樹。武陵廢耕地表土乾旱且多石櫟，
如武陵高麗菜園廢耕後的生態造林工
而俗稱「水柯仔」的赤楊對水分需求性
作，便是經過不斷的採種、育苗、種植等
高，因此筆者團隊採取「苗坑凹植法（圖
試驗才有所推展。從一開始對廢耕地的無
五）」的方式來改善，苗木出栽2年即能
知摸索，到復育方法架構的成形，至今團
長至3公尺高，此也證明這是一個有效的
隊已大致能克服耕作的遺害，重建演替早
方法。
期的森林，同時也發現，在剛開始的外來
適地適種
種乾燥草地上，要重建紅楠、大葉石櫟等
既然高山廢耕地有這麼多阻礙樹木生長 的因子，那該怎麼辦呢？只要回到一句老 生常談的原則──適地適種，便能解決。 首先需配合當地環境，選植適合的樹 種。許多樹種對種菜遺留下來的石灰、養
生態復育不是口號， 而須逐步累積本土 生態復育知識與技術 近年來，「生態復育」是一個時常聽到
演替後期樹種的森林確實很難，這雖然符 合「草生地→演替早期樹種→演替後期樹 種」的生態理論，但國外有些案例卻能藉 由適合在地的方法來使演替後期樹種成功 定殖，而這些方法是否適用於臺灣，唯有
分失衡等問題十分敏 感，因此可選擇對土 壤要求不高且能固氮 的臺灣赤楊，而且赤 楊生長快速，可建造 演替早期森林，幫助 演替後期樹種的存活 與生長（圖四）。 再來，需在適當 的時機種樹。由於高 山廢耕地的氣候與平 地不同，因此種樹的
圖四：實驗證明，赤楊在高石灰質土壤中仍可產生根瘤來固氮改良土壤，在廢耕地中可快速成林。（邱清安攝影）
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中華民國一○八年十月十五日
實際進行野地試驗才能知道。
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中，大部分樹種是所謂的雜木，過去不曾
想種子儲藏特性與育苗需求、接種林木菌
嚴謹的生態復育造林只能種植當地的
被研究過。然而，每一種樹都是建構原有
根菌，並經過一、兩年的照護培育，最後
原生種，為了武陵廢耕地生態造林，團隊
多樣化複層森林的組成材料，因此團隊觀
才有各式各樣的苗木可供野地試驗。這些
已試驗種植了近百種的當地原生樹種，其
察記錄它們的果熟期、攀樹採集種子、推
繁瑣的基礎工作與試驗結果，都在逐步累 積慢慢形成臺灣的經驗，也建構出目前時 常欠缺的本土生態復育知識與技術。
﹝註一﹞根據山坡地保育利用條例規 定，查定為「宜林地」或「加強保育 地」內，若無實施造林卻從事農、漁及 牧業等墾殖、經營或使用者，即為山坡 地超限利用。 ﹝註二﹞在完全沒有植物的地區，如崩 塌地、焚毀的林地或人為過度開墾後形 成的空地上，由禾本科草本植物或喜好 陽光的陽性樹種先行侵入，這些先驅性 圖八：配合廢耕地表土不保水之環境特性，以「苗坑凹植法」的方法來使苗木有更充足的水分，出栽時 75 公分的赤楊，2 年後就長到了近 3 公尺高。（柯志憲攝影）
的植物群落，就是所謂的先驅植物。
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有無利益衝突，誰說了算？ 從美國醫學研究未揭露利益的爭議談起
（與《科學月刊》第594期共同刊載）
甘偵蓉
國立成功大學人文社會科學中心助理研究學者、人類研究倫理審查委員會委員。
去（2018）年9月，紐約時報和ProPublica
構，每年還對外募款，似有挾公眾資產以
Potential Conflicts of Interest）」表格為依
〔註 一 〕聯合報導美國知名乳腺癌藥物研
圖利特定人員之嫌。這下不只社會譁然，
準。表格分成六部分，分別是個人資訊、
究醫師巴賽立噶（José Baselga）所發表的
該中心員工也都對自家機構目前營運政策
投稿論文的研究經費來源、研究範圍之外
研究論文嚴重違反利益揭露規定的爭議事
表達強烈不滿，甚至對首席執行長湯普森
相關財務活動說明、專利申請等智財權說
件。他是美國數一數二癌症研究非營利機
（Craig B. Thompson）進行不信任投票。
明和其他上述未涵蓋但潛在利益衝突事 項、揭露聲明等，其中，最主要是第二、
構──斯隆凱特琳紀念癌症中心（Memorial
在兩媒體報導下迄今半年，巴賽立噶醫
Sloan Kettering Cancer Center, MSK）的首
師最後以嚴重背信（breach of trust）被迫
席醫療長，自2013年任職MSK迄今發表
請辭，湯普森博士也辭掉兩家上市醫藥器
第二部分的「研究經費來源」必須勾選
在《新英格蘭》（NEJM）和《刺胳針》
材公司的董事。今年1月，MSK更宣布未
有無利益衝突。表格上敘明評估時，不只
（The Lancet）等頂級醫學期刊論文近180
來禁止高階人員擔任每年可收取豐厚報酬
是獲得該研究經費的起訖時間，從概念發
篇，竟有60％未如實揭露研究利益衝突，
的上市公司董事職位，並承諾在內部討論
想、規劃、執行、論文草稿撰寫、統計分
且情況逐年嚴重，2017年更高達87％完全
出可供期刊查核研究利益衝突揭露的共同
析到投稿為止都應該涵蓋，且經費資助單
未揭露與廠商的利益關係！不僅如此，
架構後，將盡速發布架構草案。
位的揭露應包含直接資助個人與透過機構
2015~2016年期間，他還是訂定相關財務 揭露規定的美國癌症研究協會主席，更為 協會所發行的《癌症發現》（Journal of
間接資助者。換言之，只要研究有使用到
未揭露的醫學研究利益衝突問題
Cancer Discovery）主編之一。然而，他所
所謂研究利益衝突，是指研究人員在
發表在該期刊的論文也未揭露從廠商端收
專業工作上必須列為首要考量的利益，可
到的金錢給付。
能在追求私人或次要利益的過程中受到減 損或負向影響，甚至因而未能遵守相關法
研究vs利益
律或專業倫理。例如研究人員可能為了追 求財富、名譽或基於個人信仰和政黨傾向
這則報導，突顯出醫學研究與商業利益
等，未能正確分析及公正闡釋研究結果；
的枝附葉連。當醫學研究揭露所有潛在影
或為加速某種新藥的上市，未能遵守臨床
響研究結果的利益衝突後，是否仍值得信 賴，可能連作者本身都沒信心，更曝露出 目前專業期刊要求作者填寫利益衝突揭露 的表格徒具形式，幾乎無任何審核。究竟 所揭露事項夠不夠、資訊正不正確，全憑 作者說了算！
三部分。
試驗法規以至傷害受試者。 事實上，研究利益衝突是老問題了，且 並未隨著規範越訂越多而被逐漸解決，甚 至有日益嚴重之趨勢。在這系列報導中值 得關注之處有三：
作者任職機構給他的薪資以外的費用或服 務，不論來自政府單位、基金會或商業公 司等，表格上都應勾選「是」。 第三部分的「研究範圍之外相關財務 活動說明」，得勾選有無利益衝突，且應 條列與作者有直接或透過機構間接財務往 來的單位名稱、財務類型（如屬於研究 經費、個人費用支付或非財務性的支持 等）、確切名稱（如擔任諮詢顧問、支持 臨床試驗或董事會成員等）。其中，單位 不限投稿論文所提及的研究，舉凡對研究 結果有潛在影響的都應揭露。此外，作者 還需揭露以往發表過的研究中，曾獲商業 資助的情形，如曾發表某臨床試驗結果， 其計畫經費雖來自美國衛生研究院，但試 驗用藥是藥廠贊助，就需列出藥廠名稱、
然而，醫學研究利益衝突未揭露新聞， 僅到此為止嗎？今（2019）年初，兩媒體
1.利益衝突揭露，應包含個人直接或間
在財務類型上需勾選非財務性的支持且註
又合作10多篇的後續報導。透過報導，人
接獲益資訊
記是支持臨床試驗。以上所有揭露事項的 起算時間，則是從投稿時間往前溯至36個
們赫然發現，醫學研究與醫藥器材商的緊
以醫學研究為例，目前有關醫學研究
密連結關係，早已不限研究者，而是連醫
利益衝突的規範可溯源於美國醫學院協會
學研究機構都盤根錯節，即使是非營利機
（Association of American Medical Colleges,
前述個案中的巴賽立噶未誠實揭露的
構也不例外。
AAMC）於2001、2002年公布的個人、
事項，包含擔任商業公司付費諮詢顧問、
此外，MSK更被報導其3位高階員工所
研究機構利益衝突監督政策及原則。不過
科學或臨床諮詢委員、董事會成員、公司
成立的新創公司「Paige.AI」，為提升癌
這兩項文件都是針對臨床試驗，旨在保護
創辦或共同創辦人、股利分紅及相關投資
症診斷能力，利用人工智慧判讀學習該機
人類受試者。如針對投稿期刊應揭露事項
等；有的是巴賽立噶直接獲益，有些是透
構所擁有的2500萬張病人癌組織影像。而
的規範，目前多以國際醫學期刊編輯委
過投資MSK的間接獲益。雖然他在被揭
新創公司的股權，除了3位員工及該中心
員會（International Committee of Medical
發後仍堅稱不是不知道揭露標準，而是沒
持有外，連中心部分董事也有資金投入。
Journal Editors, ICMJE）公布的「研究利
揭露就是無關，但研究者如果對自我的要
雖然表面上不違法，但MSK是非營利機
益衝突揭露（ICMJE Form for Disclosure of
求遠低於該有的標準，難保不會有原形畢
月內。
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科學文摘
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露而遭學界唾棄的一天。兩媒體這次是比
（responsibility），也必須接受學術同儕和
對巴賽立噶論文中的共同作者所揭露的事
公眾課責（accountability）。若作者的刻
至於最根本的，研究機構應規定所屬人
項及查詢2013~2017年期間，美國聯邦政
意隱瞞被發現，不僅讓人有此地無銀三百
員定期申報揭露個人薪資以外一定金額以
府所建立的「公開支付（Open Payments
兩的嫌疑，也會使大眾對其研究結果價值
上的業外收入及本職外不一定有獲取酬勞
system）」資料庫中商業公司給付紀錄，
打折扣。也因為這種潛在壓力的制約，所
的兼職工作，且如發現無誠實揭露將有罰
才發現竟高達百篇文章未向投稿期刊如實
以期刊對作者的揭露聲明多持信任態度。
則等研究利益衝突相關之管理及規範，迄
揭露。
突。
只是目前醫學研究與商業公司的關係，
今多數研究機構仍付之闕如。僅管多數醫
如眾所皆知已到緊密共生的地步，而巴賽
院的人體研究倫理審查委員會設有利益衝
2.研究與商業緊密的連結不只是個人行
立噶未誠實揭露並非個案，只是因他和所
突審查小組，也有訂定財務利益及非財務
為，而是機構政策
屬機構很知名且未揭露的利益龐大，才變
關係申報、處置、評估及審查等規範，但
成媒體注目焦點。但是，此個案也再次警
僅涉及有送倫理審查的人體研究計畫。再
示學術界，各期刊對於作者主動揭露的內
者，此審查小組所附屬的倫審會功能，主
容不宜再完全信任，因為不但會惡化研究
要是監督臨床試驗執行，較不涉及試驗結
利益衝突，也未善盡應幫讀者把關的社會
束後的研究分析與成果發表，但這期間的
責任。但檢核作者有無誠實揭露的責任，
人體研究計畫仍可能發生與投稿研究有關
畢竟不該全推給研究完成後的論文審查單
的利益衝突，便無從監督管理。
從報導中可發現，巴賽立噶與醫藥器材 公司緊密的合作關係，正是他當初被湯普 森延攬的主因。MSK董事會管理高層相中 他擅長連結研究與商業的能力及關係，期 待他帶領該中心未來研究皆能商業技術移 轉，且研究人員除擔任商業公司的專業諮 詢顧問外，亦能像他一樣多擔任商業公司 董事，使該中心能獲得更多來自商業公司 的醫學研究投資。這點或許讓巴賽立噶多 少合理化何需揭露一般認為有潛在利益衝 突的事項，因為對他而言，這些不早就被 MSK承認甚至鼓勵？ 醫學研究需要大量資金，研究人員也 未必拿人手短，只是以往調查指出，經費 來自商業公司資助的研究，通常正面結果 居多，且社會大眾對商業公司所資助的研 究，信任度總是比較低。但過去有關利益 衝突的迴避，並未禁止研究人員擔任商業 公司董事，且根據兩媒體報導2014年一篇 《美國醫學會雜誌》（JAMA）的研究指 出，目前全球前十大上市製藥公司的董事 會，約40％成員為學術醫療機構領導者或
位，研究前期若機構未要求研究人員定期 申報揭露、有要求但未檢核，或執行中的 臨床試驗未有研究利益衝突審查等類似單 位監督，期刊就算想把關也無能為力。 期刊要有效把關作者揭露聲明，涉及不 同國家相關利益衝突規範是否完整，可能 無統一解方。但或許可借鏡美國的公開支 付資料庫，能公開查詢及下載有關醫師、 教學醫院、醫藥器材製造商及聯合採購組 織彼此間的財務往來。未來期刊可自行或 聯合建立與此類資料庫連結的查詢平台， 投稿作者未來所揭露資訊，必須直接與這 類或所屬機構的資料庫連結。此概念或許 類似目前有些國外期刊要求作者提供「開 放研究者貢獻者識別碼（Open Researcher and Contributor iD, ORCID ID）」。
結語 醫學研究要如何在增加醫學知識、促 進病人健康和商業投資者獲取利潤的三者 間，努力創造三贏局面呢？還是必要時可 允許犧牲病人福祉以換取商業投資者、研 究人員及其機構獲利？如果不是後者，目 前臺灣研究利益衝突規範相較於國外的規 範及意識，顯然有非常大的進步空間。國 際醫學期刊在經歷MSK事件後，可預期未 來在揭露聲明上會有加強管控趨勢，若臺 灣一直未積極與國際規範接軌，恐怕對於 國內學者未來的投稿有所影響。這或許能 從臺灣醫學研究機構當初成立倫審會的緣 由之一，即國際醫學期刊不接受未經倫審 通過研究投稿的歷史可窺知。
高階管理人員。問題是，商業公司董事有 責任為公司訂定能獲取最大利潤的決策， 而這可能與研究者應追求正確分析及公正 闡釋研究成果有所衝突；更遑論研究者若 同時也是投資客或可獲得股利分紅的人 員，那麼研究成果是否能夠保證不被私人 利益或專業上的次要利益所影響，可就更 難說了。
3.期刊的不作為，可能助長研究利益衝 突問題
臺灣研究利益衝突規範現況 目前國內醫學領域期刊多數設有利益衝
感謝宜蘭大學蔡孟利教授、中國醫藥大 學牛惠之副教授給予寶貴修正建議。
突揭露欄位，但幾乎無提供如ICMJE表格 的填寫說明及揭露標準。作者在該欄位通 常也只需敘明研究經費補助來源，且一律
〔註一〕美國知名的非營利調查新聞網
宣稱無任何利益衝突即可。另外，目前提
站，於2007年在紐約曼哈頓創立，至今
及研究利益衝突揭露，政府單位及多數研
已得過4座普立茲獎（Pulitzer Prize）與
究機構只關注研究成果技術轉移，並只訂
2座艾美獎（Emmy Award），詳細資訊
定如研發成果運用的利益衝突迴避規定。 科技部這幾年積極鼓勵研究機構產學合
期刊被媒體指謫對作者所揭露的事
作，與之最相關的規範為行政院科學技術
項毫無檢核作為或許會覺得冤枉，除了
基本法，其中有關研究利益衝突的規定只
幾位期刊編輯無奈的表示人力不足外，
有第十七條提及。但第十七條其實只針對
對多數期刊而言，當初利益衝突揭露表
研究人員需技術作價投資或兼職一事，以
格的設計，目的是讓作者主動將潛在利
「應遵守公職人員利益衝突迴避法相關規
益衝突攤在陽光底下供審查人、讀者及
定」簡單帶過。雖在2017年修法，但目的
大眾檢視；作者不僅得為研究結果負責
只是鬆綁規定，並非監督管理研究利益衝
請參閱〈以「有感」調查改變世界！非 營利媒體ProPublica：我們的力量來自讀 者〉，《報導者》，2019年1月15日， https://bit.ly/2J3MEAT。
延伸閱讀
1. Besley JC et al., Perceived conflict of interest in health science partnerships, PLoS ONE, Vol. 12(4): e0175643, 2017. 2. AAMC, CMS' Open Payments Rules and Database, 2019/3/23.
書 摘
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我擁群像 栽進體內的微米宇宙，看生物如何與看不見的微生物互相算 計、威脅、合作、保護，塑造大自然的全貌 書 名∣《我擁群像》 I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life 作 者∣艾德．楊（Ed Yong） 譯 者∣田菡、楊仕音、劉蓉蓉 出版社∣臉譜出版 出版日∣ 2019 年 10 月 3 日
新銳科普作家艾德．楊首部力作，旋即與道金斯《自私的
蟲幼蟲想「轉大人」時，必須倚
基因》躋身科普經典之列。
賴一大群特定的細菌，才能順利成
《紐約時報》暢銷書、年度百大注目好書。
年；如果不小心將副小鏈蟲從中間切
《經濟學人》、《史密森尼》雜誌、《科學大眾》、《科
成兩半，其體內的微生物賦予牠的超能力
學》期刊、《衛報》、《泰晤士報》等20餘個國際媒體推
會讓牠變成兩隻完整的個體。還有，你今天晚餐究竟會選
薦及年度科普最佳選書。
擇漢堡薯條還是健康減脂餐，或許有一部份是因為微生物 「操控」了你的腦呢！幸好，我們也可以反過來利用微生
「長久以來，我們對微生物的想法都太過偏頗，甚至與它
物。或許有一天，從診所看病拿回家的「藥包」，會是由
為敵，但其實我們需要它。」──本書作者艾德．楊
許多種微生物組合而成的個人化處方；整座建築物也被塑 造成充滿對我們有益的微生物，人類因此更加健康……。
你知道嗎？微生物以難以想像的數量住在我們各個身體部
這是一個以微生物為中心的未來，這是一本縱橫微生物學
位裡，既能幫助我們建立免疫系統，但也可能讓我們生
研究的著作。作者艾德•楊整理了數百篇的學術論文，先
病。有一些昆蟲會假借保護之名，把密密麻麻的共生菌囚
是徹底翻轉我們對這個微小宇宙的認知，再帶我們探進密
禁在細胞裡；人類母乳中的脂肪球也可以打包許多會吃細
集、複雜又絢麗的花花世界，最後，你將被換上截然不同
菌的病毒，給嬰兒當作第一套共生病毒新手包。
的眼睛與腦袋，讓你不僅看自己不再是自己，還能瘋狂想
微生物也共同形塑了我們的飲食、身體，甚至個性。當管
像微生物主演的未來。
中央研究院分子生物研究所 誠徵研究人員 本所擬延攬獨立研究人員一名（含助研究員、副研究員、研究員各等級，相當於各大學院校之助理 教授、副教授、教授）。歡迎從事分子細胞生物所有相關領域研究之學者，加入分生所的研究團 隊。應徵者必須具有博士或相當之學歷，並有適當博士後研究之經歷。獲本所延攬之新進人員將獲 得多年期的研究補助和支援。 中央研究院分子生物研究所（http://www.imb.sinica.edu.tw/ch/）是一個積極進取且具國際競爭力的研 究單位：優良的研究風氣，一流的研究設備，充足且長期的研究經費。近年來研究成果已刊登上國際頂尖雜誌。所內並有極高 水準的核心設施支援各項實驗（如：cell imaging, microarray, Next Generation Sequencing, RNAi, electrophysiology, FACS, bioinformatics and SPF mouse facilities等）。此外，本所目前有兩個與大學合作的博士班學程（國防醫學院生命科學研究所、國際研 究生「分子與細胞生物學」學程）。英語是在各種學術演講及所內教學學程中所使用的主要語言。 有意願加入本所行列者，請於108年11月15日前，將您的履歷、歷年研究成果、未來研究興趣以及三封推薦信以電子檔（PDF） 寄至：蔡宜芳所長, c/o 蔣佳雯小姐（vivi@imb.sinica.edu.tw） 如需任何其他相關訊息請洽蔣佳雯小姐（vivi@imb.sinica.edu.tw）。
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如果列出某個微生物群落中的所有物 種，就可以知道它們是誰；如果列出這些
書 摘 遠處。如果你到非洲莽原上，或許可以 「嗅」到一點蛛絲馬跡。
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誰，牠們的社交生活非常複雜。」 鬣狗會使用各種不同的信號來應對複
微生物的所有基因，就可以知道它們有什
所有非洲的大型掠食動物中，就屬斑
雜的社交，其中也包括化學訊息。斑點鬣
麼能力。但如果列出微生物產生的所有化
點鬣狗（spotted hyena）最樂於社交。獅
狗會跨立在長草間，從屁股擠出氣味腺
學物質（它們的代謝物），你就可以知
群可能有十幾頭，但一群鬣狗可以多達
（scent gland），當腺體擦過草莖，會在
道這些物種實際上在做什麼。到目前為
40~80隻。牠們不會整群都一直待在同一
上面留下一層薄薄的黏液，顏色從黑到橘
止，我們已經看到許多化學物質，例如
個地方，而是一天之內多次拆散、重組成
都有，質地有稠也有稀，而氣味呢……
共生因子多醣A，以及麥克弗爾－奈（M.
小群體。鬣狗群的社交動態，使牠們成為
「對我來說，它聞起來像發酵中的腐質
McFall-Ngai）發現能調控短尾烏賊的兩種
新一代野外生物學家研究的超棒主題。
土，但有些人覺得比較像切達起司或廉價
微生物相關分子結構（Microbe-Associated
「你可以觀察野外的獅子，但牠們只會躺
肥皂。」賽伊斯說。
Molecular Patterns, MAMP），除此之外，
在那裡；你也可以投入好幾年的時間研究
賽伊斯已經研究鬣狗的黏液多年，但當
還有成千上萬種科學家們剛開始試著瞭解
狼群，但只會看到牠的糞便或聽到牠的
有個同事問他，「細菌是否也有參與這種
其功能的分子。這些物質是動物與共生菌
嚎叫聲，」鬣狗迷凱文．賽伊斯（Kevin
黏液的形成呢？」他被問倒了。接著，他
交流的方式，現在有許多科學家都試圖
Theis）說，「但是研究鬣狗……你會看
發現早在七○年代，就有科學家提過類似
「竊聽」這些對話，不過「竊聽」的人不
到打招呼、入團、領導和順從的信號。你
的想法，認為許多哺乳動物的氣味腺中含
只他們。微生物製造的分子也可以釋出到
可以看到小鬣狗試圖在大家族中找到自己
有細菌，使裡面的脂肪和蛋白質發酵，產
宿主體外，飄盪在空氣中，把訊息傳到
的位置，移入的雄鬣狗試圖觀察家族中有
生不太好聞的氣味分子散播在空氣中。微
書 摘
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生物組成的差異是否可以解釋為什麼不同
科技報導
「女人香」不同。
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意外獲得的線索最終變成大鳴大放的公開
的動物都帶有其獨特的氣味呢？還記得聖
接下來，輪到我們了。人類的腋下與鬣
信號。因此，藉由製造出能在空氣中傳播
地牙哥動物園有爆米花香味的貄貓嗎？微
狗的氣味腺沒什麼不同，同樣溫暖潮濕，
的訊息，微生物可以把影響的範圍擴張到
生物也能當作身分徽章，透露宿主的健康
而且充滿細菌。每個物種都有自己專屬的
自己宿主以外，去改變其他動物的行為。
狀況和其他資訊。當動物們互相玩耍、爭
氣味，棒狀桿菌會將汗液轉化，發出類
如果這是對的，微生物可以影響宿主附近
鬥和交配時，也可能分享彼此的微生物，
似洋蔥的味道，並將睾固酮轉化成香草或
動物的群體行為，也就不足為奇了。
使這群動物擁有牠們獨特的味道。
尿液的味道，或甚至沒有味道—端看嗅聞
2001年，神經科學家保羅．帕特森
這個假說挺合理的，但當年的人們很難
者的基因而定。這些氣味能當作有效的信
（Paul Patterson）在懷孕的小鼠身上注射
進行驗證，不過幾十年過去，現在賽伊斯
號嗎？當然可以！腋窩的微生物組成非常
一種模仿病毒引發免疫反應的物質。後
掌握新的遺傳檢測工具，這個問題迎刃而
穩定，因此連帶使我們腋下的氣味也很固
來，小鼠生下健康的幼鼠，但在幼鼠長大
解。他在肯亞從73隻被麻醉的鬣狗身上蒐
定。每個人都有自己獨門的味道，在一些
之後，帕特森卻發現牠們出現有趣的怪
集氣味腺黏液樣本，在定序常駐微生物的
實驗中，志願者能從T恤上的氣味區分衣
癖。一般的小鼠不太願意進入開放空間，
DNA後看見，新發現的細菌種類竟比之前
服的主人，甚至可以分辨出同卵雙胞胎身
但這些小鼠尤其抗拒；牠們很容易被巨大
所有研究所發現的總和還多。他還發現，
上不同的氣味。我們或許就像鬣狗一樣，
的聲響嚇到，也會一遍又一遍地理毛，和
這些細菌與其產生的化學物質在斑點鬣狗
也可以藉由嗅出微生物發出的訊息，來蒐
反覆掩埋玻璃珠牠們的溝通能力比同儕
和條紋鬣狗間、不同群的斑點鬣狗間、雄
集彼此的資訊。除了哺乳動物，沙漠飛蝗
差，也會特別避開社交接觸。焦慮、重複
性和雌性之間，以及是否處於發情期的個
（desert locust）的腸道細菌會產生一些
性動作、社交問題，帕特森在這種小鼠身
體之間都有差別。也因為這些差異，氣味
聚集費洛蒙，使原本孤身的昆蟲變得成群
上看到兩種人類疾病：自閉症和思覺失調
腺黏液就像用化學物質畫出的塗鴉，可以
結隊，形成一個足以鋪天蓋地的大群集；
症。這些相似性還算在意料之中，因為帕
顯示留言者是誰、什麼物種、年紀多大，
德國蟑螂的腸道細菌也解釋了為什麼牠們
特森曾經讀過遭遇嚴重感染（如流感病毒
以及是否準備交配。鬣狗藉由讓草莖沾上
都有聚集在彼此糞便周圍的噁心癖好；巨
或麻疹病毒）的孕婦，其孩子出生後會比
有味道的微生物，在整片莽原上揮灑著自
牧豆樹蟲（giant mesquite bug）依賴共生
較容易患有自閉症和思覺失調症。他認為
己的印記。
菌製造一種警戒費洛蒙，告知彼此小心危
母親的免疫反應可能會以某種方式影響寶
險。
寶的大腦發育，只是還不知道背後的機制
不過，這仍然是個假說。「我們必須能
為何。
操控和氣味相關的微生物群落，看看氣味
動物為什麼要倚賴微生物製造這些化學
特徵是否會因此改變，」賽伊斯說，「然
信號呢？賽伊斯的理由與羅爾斯、金和哈
幾年後，當帕特森和他的同事瑪茲曼尼
後，我們需要證明，當氣味改變時，鬣
德菲爾德相同：這是「不可避免的」。世
恩（他發現了腸道細菌脆弱擬桿菌的抗發
狗真的會注意到並做出反應。」同時，科
界各處都能被釋放揮發性化學物質的微生
炎作用）共進午餐時才恍然大悟。這兩人
學家也在其他哺乳動物的氣味腺和尿液中
物占據，如果這些化學信號能反映出對某
湊在一起，才發覺他們一直在研究的剛好
發現類似的情形，包括蜥蜴、狐、獾、老
些特徵（比如性別、力量或生育能力）的
是一個問題的兩半。瑪茲曼尼恩證實了腸
鼠和蝙蝠。老狐的味道與「青春的芬芳」
有用線索，宿主動物就可能演化出能散發
道微生物會影響免疫系統，帕特森則發現
截然不同；公象的「男人味」也與母象的
氣味的器官來滋養和保護這些微生物，使
這個免疫系統會影響發育中的大腦。他們
國立中山大學生技醫藥研究所 誠徵助理教授(含)以上教師3名 1.職位：專任助理教授（含）以上
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2.所務定位：培育生技醫藥專業人才為宗旨，拓展轉譯醫學智財
A. 個人資料(含近5年發表之論文目錄及至多10抽印本)
研發為目標，引領國內鍊結國際生醫為願景。
B. 學經歷證明影本或教師證書影本
3.資格：
C. 未來研究與教學計畫書
（1）具博士學位
D. 三封推薦信
（2）至起聘日止滿2年（含）以上博士後研究經驗 （3）需符合本校教師及研究人員聘任規則之規範（請參酌網址： http://ope.nsysu.edu.tw/files/11-1017-363.php#a3） 4.起聘日期：109年8月1日起聘 5.專長領域： （1）開發下一次代新穎藥物及相關技術，包含但不限：細胞治
截止日期：申請者個人書面資料需於108年11月29日前 以掛號寄達本所（逾期及電子郵件恕不受理） 郵寄地址：國立中山大學 生物醫學研究所 收 804-24高雄市蓮海路70號 聯絡人：李麗蘭
療、大分子藥物、小分子藥物（合成、半合成或天然化合
電話：07-5252000轉5812
物）、藥物快篩或傳輸技術平台。
傳真：07-525-0197
（2）具英語授課能力 如能跨領域研究或與各大醫學研究中心合作者尤佳
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書 摘
中華民國一○八年十月十五日
SciTech Reports
23
意識到帕特森的小鼠與人類自閉症兒童有
菌，它在小鼠身上確實能順利運作，也恰
調整小鼠的腸道微生物，甚至只是改變微
共同的腸道問題：兩者都容易腹瀉和罹患
好是人類自閉症患者腸胃道中減損最多的
生物分子如4EPS，就可能會改變牠的行
其他腸道疾病，並且都有不太尋常的腸道
微生物。那些讀到他研究的自閉症兒童父
為。目前為止，我們已經知道微生物可以
微生物群落。兩人推斷，或許，那些微生
母，常常會透過電子郵件問他哪裡可以得
影響腸道、骨骼、血管和T細胞的發育，
物在某種程度上影響了小鼠和孩子的行為
到這種細菌。許多父母也開始給孩子吃益
現在我們也知道它們可以影響大腦。然
症狀？也或許，他們再推測，解決這些腸
生菌解決腸道問題，有些人甚至聲稱行為
而，比起其他器官，大腦是最能決定我們
道問題，就可以引起行為上的改變？
問題有獲得改善。瑪茲曼尼恩現在希望除
是誰的器官，這也因此讓人不安。我們非
了這些傳聞之外，也能有臨床證據，對此
常重視我們的自由意志，所以當看不見的
他樂觀看待。
力量導致我們失去獨立的想法時，就會挑
為了檢驗這個想法，兩人將脆弱擬桿菌 餵給帕特森的小鼠。實驗結果非常明顯： 小鼠變得更願意探索，比較不容易受驚
但有些人則抱持懷疑，正如科學作家
起最深層的恐懼。在我們最黑暗的虛構作
嚇，出現重複動作的情形減少，也更常出
艾米莉．威林漢（Emily Willingham）所
品中，充滿了歐威爾式反烏托邦、邪惡的
聲與其他小鼠溝通。雖然牠們仍不願接近
說的，「老鼠沒有自閉症，自閉症是一種
陰謀，以及控制他人思想的反派角色，但
其他小鼠，但在其他方面，脆弱擬桿菌已
人類神經生物學的建構，會受到社會和文
其實一直把我們當作傀儡的，是這些生活
經大幅扭轉母體免疫反應所造成的問題。
化上對什麼才算正常的看法而影響。」一
在我們體內沒有腦袋的微小單細胞生物
這是怎麼做到的？又為什麼可以做到？
隻小鼠反覆掩埋玻璃珠，就真的和孩子來
……【更多內容請見 臉譜出版《我擁群
以下是目前所能做的最大猜測：實驗團隊
回搖擺的症狀一樣嗎？小鼠比較少發出叫
像》】
引發免疫反應來模仿懷孕母體的病毒感
聲，就等於孩子無法與他人交談嗎？如果
染，使其子代的腸道變得容易滲漏，而且
你瞇起眼睛仔細瞧瞧，可能會找到相似
出現了不正常的微生物組成。這些微生物
的地方。定睛一看，可能又會看到和其他
產生的化學物質進入血液，到了大腦，誘
疾病的相似處。事實上，帕特森培育的小
發了小鼠非典型的行為。其中，最大的
鼠品系最初是為了模擬思覺失調症而不是
罪魁禍首是一種叫做4－乙基苯基硫酸鹽
自閉症。不過，瑪茲曼尼恩的團隊最近做
（4-ethylphenylsulfate, 4EPS）的毒素，
了一項實驗，顯示這兩種疾病的行為是相
會導致健康的動物出現焦慮問題。而當小
關的。他們將自閉症兒童的腸道微生物轉
鼠吞入脆弱擬桿菌，這種細菌便封住腸
植到小鼠身上，發現小鼠竟發展出與帕特
道不再滲漏，進而阻止4EPS（和其他物
森小鼠相同的怪癖，如重複的行為和社交
質）抵達大腦，扭轉了小鼠出現不正常行
嫌惡，這代表微生物多少要對這些行為負
為的症狀。
責。「我不認為有人可以聲稱自己能在小
帕特森於2014年去世，而瑪茲曼尼恩現
鼠身上複製出人類的自閉症，」但瑪茲曼
在正接續著他朋友的工作，他的長期目標
尼恩仍然不失樂觀地說，「畢竟有先天條
是開發一種口服細菌，來控制一些比較棘
件上的限制，但實驗結果就是如此。」
手的自閉症症狀。或許處方會是脆弱擬桿
至少，帕特森和瑪茲曼尼恩告訴我們，
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B. 學經歷證明影本或教師證書影本
2.資格：
C. 未來研究與教學計畫書
（1）具博士學位
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（2）至起聘日止滿2年（含）以上博士後研究經驗
時無需繳交推薦信）
（3）需符合本校教師及研究人員聘任規則之規範（請參酌網址： http://ope.nsysu.edu.tw/files/11-1017-363.php#a3）
截止日期：申請者個人書面資料需於108年11月29日前
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（1）精準醫學相關領域 （如能跨領域研究或與各大醫學研究中心合作者尤佳）
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（Yeung Man Chun
中華民國一○八年十月十五日
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產官學研
中華民國一○八年十月十五日
SciTech Reports
近期研討會資訊 【2019 亞馬遜網路服務轉型日】 時間：2019 年 10 月 15 日 ■ 地點：臺北市／喜來登大飯店 ■
企業如何利用雲端優勢領先市場？數位資產安全如何獲得更好的保障？ 什麼策略可以讓您的企業持續地優化雲端投資？如何利用人工智慧機器 學習與物聯網 (AIoT) 的技術協助企業本身達到事業的更高峰？此次會議 聚集各大企業用戶及亞馬遜網路服務（Amazon Web Services, AWS）國 際專業技術專家，此為專屬企業用戶打造的科技盛會；會中將呈現適合 企業所需的科技，以協助企業在數位轉型的浪潮中大步向前邁進，並一 同探討雲端服務如何為企業帶來更大效益。豐富精彩的活動，等您一起 來參與！席位有限，報名請點連結（https://bit.ly/2n9bTJP）。
【5G 技術與量測應用研討會】 ■ ■
時間：2019 年 10 月 18 日 地點：臺北市／南港展覽館
雖然 5G 服務與相關通訊設備已經少量出現在市場上，但 5G 服務大舉 推出的時間點將落在 2020 年，屆時不僅網路建設將如火如荼開展，支
【2019 科技法制前瞻論壇】 時間：2019 年 10 月 15 日 ■ 地點：臺北市／集思交通部會議中心 ■
隨著電腦運算效能提升、大數據與演算法精進，人工智慧應用觸角縱深 到各個領域。不論個人、企業或政府，皆期望透過資料、機器學習和人 工智慧三者的環環相扣，打造美麗新世界，但隨之而來的風險控制、資 料安全及隱私保護、資料開放運用方式等議題，已成為各方矚目關心的 焦點。若您關切人工智慧發展之管控、倫理準則如何落實到產業，或如 何補強與調適政府資助科研計畫研究資料開放運用機制等議題，誠摯歡 迎蒞臨與會、共襄盛舉，盼能藉由產、官、學、研各界人士的精闢對話， 逐步消弭人工智慧與大數據運用過程可能產生的法制疑慮，讓臺灣真正 昂首闊步邁進成熟的智資時代。
【2019 前瞻環境職業醫學國際學術研討會】 ■ ■
時間：2019 年 11 月 7~8 日 地點：高雄市／高雄醫學大學
此研討會將聚焦於環境污染物暴露、空氣汙染及環境職業醫學等三大主 軸，並邀請美國明尼蘇達大學（University of Minnesota）圖列斯基（Rob Turesky）與海茨（Stephen Hecht）、加拿大蒙特婁大學（University of
援 5G 的各種終端應用產品也將大舉進軍市場。這使得 5G 相關產品製
Montreal）張曉玲（Shao-Ling Zhang，音譯）、紐西蘭梅西大學（Massey
造商將面臨截然不同的挑戰，如何大幅提升產品測試的效率，以趕上緊
University）帕基（Wyatt Page）與麥可羅倫（Stuart McLaren）、日本金
湊的產品上市時程計畫，將是 5G 供應鏈裡每家業者都必須克服的問題。
澤大學城戶照彥（Teruhiko Kido）及國內之知名學者蒞臨指導，期望能
專注於自動化量測技術的致茂電子，將在會中探討 5G 技術發展與量測
提供一學術研究之交流平台，誠摯邀請各領域專家學者能共襄盛舉，一
應用等議題，機會難得，敬請儘速報名，以便保留席次。
同出席參與並惠賜稿件。
【2020 斑馬魚研究學者策略研討會】 【2019 醫護與管理科際整合應用研討會】 ■ ■
時間：2019 年 11 月 29 日 地點：新北市／亞東技術學院
時間：2020 年 2 月 4~8 日 ■ 地點：臺北市／臺灣大學 ■
近二十年來，生物學工具及研究策略不斷進化，為與時俱進，增進學者 隨著 E 化醫療在近年蓬勃熱烈的發展趨勢下，儼然成為現代資訊科技推
間之交流，美國加州阿西羅馬（Asilomar, California, USA）開始了每兩年
展的新脈動，面對 AI 科技整合趨勢的歷史洪流。為求學術與專業接軌、
一次的斑馬魚研究學者策略研討會。此會議目標在於聚集在所有領域使
落實學用合一技職的教育理念，相關師生皆需積極深化專業智能；透過
用斑馬魚之實驗室主持人以交流彼此之想法，促進合作，拓展資源並規
科技整合跨域對話，盼未來能以智慧產業技能、物聯網等多元典範帶動
畫研究策略以最佳化斑馬魚於基礎及生醫領域之研究。為整合全球各區
臺灣產業升級。因此，此研討會將聚焦在智慧醫療科際整合面向之理論
域之斑馬魚學者研討會，決定每年舉辦一次斑馬魚研究學者策略研討
與實務議題，藉資回應產業轉型可能發生諸多管理問題，領域包括健康
會，且明（2020）年將於臺灣舉辦，有興趣的朋友請至官網（https://
產業創新發展、資訊科技及管理等，歡迎各位同盟先進投稿參與。
bit.ly/2o8IbEw）關注最新消息。
【2020 IHC 國際健康照護研討會】 ■ ■
時間：2020 年 4 月 30 日 ~5 月 1 日 地點：高雄市／輔英科技大學
【2020 臺灣國際護理研討會】 ■ ■
時間：2020 年 9 月 9~12 日 地點：臺北市／國際會議中心
為與全球護理專業組織無縫接軌、提升臺灣國際能見度，臺灣護理學會 國際健康照護研討會（IHC）是每年舉辦的國際性研討會，旨在促進國際
自 2014 年起每三年舉辦亞太 / 國際型護理會議。由於世界衛生組織將明
及跨領域間之健康照護教育、臨床照護和研究的學術交流。此研討會首
（2020）年訂定為「國際護理助產年（International Year of the Nurse and
次在 2011 年由輔英科技大學護理學院舉辦，當時旨在促進情境模擬教學
the Midwife）」，接續 2014 年及 2017 年成功舉辦的「亞太地區護理研
於護理之應用。近年，研討內容多在增進創新照護、智慧醫療及跨領域
究會議（Asia-Pacific Nursing Research Conference, APNRC）」，為擴大國
整合於健康照護、智慧醫療及跨領域整合於健康照護之交流與應用，歡
際會議規模，特別規劃與國際護理協會（International Council of Nurses,
迎健康照護相關機構及學校之臨床醫護人員、臨床教師、老師及學生報
ICN）聯合舉辦此次研討會，主題為「護理師在全球健康的關鍵角色（The
名參加；詳情請參閱官網（https://bit.ly/2nlCi6X）資訊。
Vital Roles of Nurses in Global Health）」，預期將有來自全球 130 多個 ICN 會員國，超過 1000 名護理專家和代表與會，歡迎大家共襄盛舉。
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產官學研
中華民國一○八年十月十五日
科技報導
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數學演算法分析都市犯罪率的提升 【本刊訊】現代都市中，規模越大，人
罪類型諸如搶劫、偷竊及謀殺等的犯罪類
要集團分工犯案較有可能成功。
口及各項資源也相對越多。而隨著人口的
型也隨之增加。但研究團隊發現，犯罪率
另外，研究團隊也表示，該演算法除了
提升，除了能夠增加都市內的人才、勞動
的提升似乎與都市的增長不成比例。艾布
針對犯罪數據之外，同時也能對各項都市
力與相關資源等優點外，伴隨而來的社會
蘭表示，假定一座城市的人口增加兩倍，
當中的資源進行分析，例如大都市如何影
問題也相繼出現，例如犯罪活動等。一般
犯罪率卻並非隨之線性倍增，而是高於兩
響就業率及居民收入等。艾布蘭認為，目
來說，人口越多越複雜的地方，其犯罪率
倍的數字。
前全球各地皆迅速邁向都市化，同時也越
也居高不下。美國西北大學（Northwestern
為了找出原因，研究團隊開發出一套
來越多來自各個區域的大規模移民，對此
University）與聖塔菲研究所（Santa Fe
能預測犯罪行為的數學演算系統，藉此分
地方政府需通盤掌握都市內可能會出現的
Institute）的共同研究團隊，發表於《物理
析與犯罪相關的社會行為。透過美國聯邦
任何社會現象。為了提升都市居住品質及
評論E輯》（Physical Review E）的研究，
調查局（FBI）、芝加哥警察局（Chicago
減少治安問題，該演算法能或許未來能夠
試圖建立分析模型，找出可能的原因。
Police Department）及國家事件報告系
為當局提供更完整的社會活動數據及發生
關於大型都市的高犯罪率問題，最簡單
統（National Incident-Based Reporting
緣由。
的解釋為，比起其他規模較小的都市或其
System）的資料，關於多人共謀的犯罪案
他地區，大都市的犯罪者能更輕易地尋找
例，包含搶劫、劫車、謀殺、重傷害、竊
到合作的共犯。西北大學的研究人員艾布
盜與性侵害等事項進行調查分析。結果發
蘭（Daniel Abrams）於ScienceDaily的報導
現，只有性侵案件與都市人口規模的發展
中表示，在大型都市中，各種資源較容易
呈現線性的增長，其他的犯罪項目數量的
取得，這也代表罪犯如果要尋找其他的共
增加皆大於都市發展的程度。研究團隊認
犯並非難事。而隨著都市的發展，各種犯
為，其原因在於，這些犯罪事項往往更需
新聞來源
V. Chuqiao Yang, Andrew V. Papachristos and Daniel M. Abrams, Modeling the origin of urban-output scaling laws, Physical Review E, 2019.
中華民國一○八年十月十五日
產官學研
SciTech Reports
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新式土壤溼度感測器 改善農業水資源利用 【本刊訊】水文學（hydrology）領域研
Chemical）提出一款新型的土壤水分傳感
究的是大地的表面、土壤、岩石及大氣中
器，名為毫米尺寸土壤水分傳感器（mm-
除了體積輕薄的優勢之外，該感測器
水的各種行為，並釐清水與生物之間的互
sized soil moisture sensors, MSMS），不只
的製作成本也較為低廉。此外，使用該
動與關聯。而其中，土壤與水牽涉到許多
使用成本較低，更能有效追蹤並控制與調
MSMS預計可減少35％的水資源用量。研
農業行為，例如灌溉。灌溉用水的量要怎
節各項農業行為中的水資源利用。
究團隊表示，MSMS輕巧的體積可大範圍
性的關鍵因素之一。
麼拿捏呢？只要土壤維持有水的狀態就好
團隊所開發的MSMS尺寸為毫米大小，
且大量部屬，其強大的分析能力與容易安
嗎？其實，根據美國的一些地方政策，位
可輕易裝配並深入土壤之中。研究團隊
裝的優點，對於未來水資源與相關應用十
於佛州及加州等地對於灌溉水量的要求與
於校園內的農場進行為期10個月的感測
分具有潛力。
管制十分嚴格，因此，在有效利用及不浪
器測試，並模擬不同環境條件下的感測
費水資源的情況下，準確預估及控制灌溉
器，包含不同的環境溼度、溫度等參數測
水量勢必成為農業行為的重要議題。
量MSMS的精準度、靈敏度與運作的穩定
一般來說，水資源的準確運用必須分
性。測試過程中MSMS安裝於長度為1.1公
析土壤，而土壤中的水分含量都是透過土
尺的空心塑膠桿中，裝配位置分為塑膠桿
壤溼度感測器（soil moisture sensor）進行
頂端、中間及底部，以測量不同土壤深度
檢測與分析，但由於目前普遍所使用的
的濕度變化狀況。結果顯示，由於土壤沉
傳感器所費不貲，安裝的成本也居高不
降的緣故，安裝在較淺位置的MSMS測量
下，對此美國康乃狄克大學（University of
數值的相對不穩定，而中間及底部的數值
Connecticut）的開發團隊於《傳感器與致
穩定程度則較佳。此外，研究中也指出，
動器B：化學》（Sensors and Actuators B:
MSMS與土壤顆粒的接觸是影響數值穩定
新聞來源
Wangchi Zhou et al., Towards water-saving irrigation methodology: Field test of soil moisture profiling using flat thin mm-sized soil moisture sensors (MSMSs), Sensors and Actuators B: Chemical, 2019.
產官學研
中華民國一○八年十月十五日
就是不讓你偷看 水也可以成為防偽墨水
科技報導
廣告索引 ......................................1 貝克曼. 睿嘉. ........................................2 錫昌. ........................................3 雙鷹. ........................................5 立行科技. ....................................6
【本刊訊】隨著科技的進步，各種資 料文件的形式不斷更新，從紙本、數位及 現代的雲端系統。即便如此，今日許多重 要文件仍以最原始的紙張方式呈現。但紙 本在資訊保密方面仍較為薄弱，對此有相 關業者發明防偽墨水對紙本文件進行加 密。不過，目前市面上常見的防偽墨水除
防偽機制。 不過，此防偽技術雖潛力無窮，但仍有 許多缺點需改進，例如目前僅能以照射紫 外光讀取文件內容的方式做使用，對人體 仍有危害，因此研究團隊正致力於研發以 可見光與紅外光讀取資訊的錳複合材料， 不只對人體無害，也能避免環境汙染。
了價格偏高外，也鮮少能重複使用。為 了解決此問題，近期一項發布於《物質》 （Matter）期刊的研究表示，中國南京郵 電大學（Nanjing University of Posts and Telecommunications） 的研究團隊發明出一種新形態 防偽機制：不僅紙張透過特殊 塗料處理，以水作為墨水塗於 紙上的內容無法透過肉眼正常 觀看，需利用特殊光源照射方 能辨識。
（Pixabay）
研究團隊利用錳複合材料 （Mn(II) complexes）作為紙張 的特殊塗層物質，再使用噴水 方式將墨水打印至紙上，而打 印內容只能透過波長254奈米 （nm）以下的紫外光顯現。除 此之外，紙張只要經由吹風機 加熱15~30秒左右便可將墨水 清除，讓紙張重複再利用。目 前研究指出，該重複利用的機 制可重複達30次，顯著降低使 用成本。研究人員趙氏（Qiang Zhao）在ScienceDaily的採訪表 示，此技術能大幅減少成本， 以打印的成本來說，每次只需 花費平均約0.002美元。另外， 由於目前常見防偽打印所使用 的墨水大多不易刪除且對環境 有害，而作為資訊媒介的紙張 也只有走上拋棄一途。因此該 技術或許能在未來反轉現行的
科光. ........................................7 ........................................8 日龍. 益弘. ........................................9 ................................... 11 牟博科技. 科羅耐. .....................................12 洛科. .......................................14 勵眾生活. ...................................15 川富. .......................................16 龍躍. .......................................17 ..............................20,22,23 人事廣告. 倍晶. .......................................21
新聞來源
尚上. .................................... 26,27
Pengfei She et al., Dynamic Luminescence Manipulation for Rewritable and Multi-level Security Printing, Matter, 2019.
尚偉. .......................................28
28