「穹頂之下的空氣污染，沒有人可以當旁觀者」：空汙除影響心肺外 研究發現也會增加慢性腎臟病風險
　
近來空氣污染愈來愈受到大家重視，根據統計台灣人接觸到的 PM2.5 約是美國人的兩倍；另一方面空氣污染確實對人體有很多影響，最直接的就是造成呼吸系統疾病。但近來的研究發現，不僅僅是呼吸系統，連『腎臟功能』也會受到空氣污染影響！
　
▶來自【台灣】的研究報告
■PM2.5 會造成慢性腎臟病患更快的腎功能下降
在2017、2018年都有台灣當地的研究報告指出，接觸污染空氣愈多，慢性腎臟病的機率會提高、腎功能的下降速度也愈快。在AJKD( American Journal of Kidney Diseases)期刊中有一篇「中國醫藥大學附設醫院」研究團隊的文章，此篇文章是針對已是慢性腎臟病患者所做的空氣污染和腎功能變化之研究。
　
▶「中國醫藥大學附設醫院」的研究報告指出
「中國醫藥大學附設醫院」的研究報告最後收案了六千多位慢性腎臟病患，統計每人每年接觸到的 PM2.5 量。研究發現，PM2.5 會造成慢性腎臟病患更快的腎功能下降，而且接觸的量愈大危害便愈大。【註1】
　
▶來自【中國】的研究報告
■空氣汙染也可能會增加慢性腎臟病的風險
空氣汙染會增加人們罹患心臟病和肺部疾病的風險已是眾所皆知，中國北京大學的研究人員分析了47,000多名中國成年人的調查數據，並根據衛星信息估算他們居住地這2年來的空汙情形，研究表示，空氣汙染也可能會增加慢性腎臟病的風險。
　
他們發現有10.8%的參與者患有慢性腎臟疾病，空氣中平均每立方公尺如果增加了10微克的懸浮微粒，罹患慢性腎臟病的機率就升高1.3倍，此研究【註2】刊登在《美國腎臟病學會雜誌》（ Journal of the American Society of Nephrology）【註3】。
　
▶為何空氣污染會造成腎功能下降?
目前的機轉不明，但可能跟氧化壓力、細胞內皮受損或發炎反應造成腎臟的傷害有關。這謎題仍需後續的研究來解答。另外針對空氣污染的研究大都以PM2.5暴露量為主，但造成腎功能惡化的主因是PM2.5或是空氣中其他的污染物還不太清楚。
　
▶避免腎臟功能惡化
以往我們會建議病人要適當飲水、避免來路不明的中／草樂、避免濫用止痛藥、控制好三高疾病、戒煙、保持良好飲食習慣等來控制慢性腎臟病。但隨著愈來愈多研究指出空氣污染可能和腎功能惡化有關係，之後也要提醒患者注意空氣污染的問題。
　
大環境問題未解之前，只能自已注意空氣品質。在空氣品質不好的地方最好戴上醫療級口罩（能隔絕部分的空氣污染）、在長時間工作或休息的空間使用空氣清淨機、或是搬到空氣品質相對良好的地區居住。【註1】
　
▶細懸浮微粒空氣污染會造成所有人的健康危害，尤其是已經有氣喘的兒童，更容易受害。
由於文明的進步，全世界疾病負擔已經由傳染性疾病，轉變為非傳染性疾病。非傳染性疾病發生的原因，與我們所處的環境息息相關。根據世界衛生組織(WHO)的報告，全世界五歲以下兒童的死亡，居然有高達四分之一的原因，是由於不健康和不安全的環境！
　
■五種最主要的環境問題，依序是：
1.不乾淨的飲用水
2.室內空氣污染
3.室外空氣污染
4.鉛中毒
5.氣候變遷
　
在台灣我們有乾淨的自來水，也沒有在室內使用煤炭，因此最大的環境健康風險，應該就是室外空氣污染。
　
▶什麼是細懸浮微粒？
目前全世界包括台灣與東亞，最重要的空氣污染物質，就是「細懸浮微粒」，或翻譯為「氣膠」。懸浮微粒的英文是particulate matter (PM)，這些懸浮粒子的直徑(粒徑)越小，對人體的健康危害就越大。當粒徑小於2.5x10-6公尺，或2.5微米(2.5μM)，就稱為細懸浮微粒(英文簡寫為PM2.5)。
　
PM2.5的主要來源為各種重工業燃燒的石化原料，包括石化業，火力發電，鋼鐵業等；也包括汽機車的廢氣排放。這些PM2.5可以攜帶各種重金屬或硫化物、氮化物等，長驅直入肺的最深部---肺泡，穿過肺泡微血管後進入全身血液循環，引起全身性的發炎反應。
　
▶PM2.5對人體健康有哪些影響呢？
主要分為「長期效應」與「短期效應」兩部份：
■長期效應：
在歐美國家已經有很多的長時間(數年到十幾年)的世代研究，最經典的有兩篇，分別是發表於1993年的哈佛六城市研究，與Pop等人利用美國五十五萬人的資料庫，在1995年發表的論文。Pop等人在2002年，又將此資料重新分析，得到的結論如下：PM2.5濃度每增加10-μg/m3，就會增加全死因4%，心血管疾病(包括心絞痛、心肌梗塞與腦中風)死因6%，與肺癌死亡8%，而且此效應沒有閥值，因此PM2.5的濃度，越低越好。
　
■短期效應：
是指當某一天PM2.5突然上升，則在當天，以及隨後的幾天到一個月，就會造成健康效應，包括心血管疾病、慢性肺病惡化，與氣喘的急性發作。因此WHO建議PM2.5的日均值要 < 25 μg/m3，年均值則要 < 10 μg/m3。
　
PM2.5對於健康的影響，因人而異。「易受感族群」包括：已知有心血管疾病，肺部疾病，兒童，孕婦，與老人。對於兒童健康的影響有：早產，低體重兒，氣喘的發病率與嚴重度。
　
相關的研究已經非常多，包括台灣也有許多學者的研究。台大公共衛生學院曾研究PM2.5與兒童氣喘關係發現，當PM2.5空污惡化時，兒童氣喘急性發做的機會就增加，尤其是某些帶有特定基因的特殊體質兒童，更容易受到影響。其實早從胎兒開始就受到PM2.5的影響。
　
研究顯示當孕婦在懷孕過程中暴露在PM2.5的空污之下，新生兒在出生之後到2歲內，得到異位性疾病(包括氣喘、鼻過敏、異位性皮膚炎)的機會，就會增加。而根據許多研究也顯示，空氣污染嚴重的地區，小朋友氣喘的致病率就會提高，這也可以說明氣喘的盛行率在台灣逐年上升的原因。此外若已知有氣喘的病患，在空氣污染嚴重的時候，氣喘的急性發作機會就會上升。
　
▶當PM2.5污染嚴重時，我們要做的依序為
1. 外出時不要做劇烈運動。
2. 外出時不要做任何運動。
3. 完全避免外出。若不得以必須外出，則建議要戴口罩，在車內使用車內空氣清淨機。
此外根據研究，當室外空污嚴重時，室內PM2.5與室外濃度相當，因此要緊閉門窗，並且用有HEPA的空氣清淨機【註4】。當然最根本的方式，還是應努力降低PM2.5的排放。【註5】
　　
　　
【Reference】
1.來源
➤➤資料
∎【註1】
(腎臟病衛教)「空氣污染 也會造成腎功能受損！？」：http://bit.ly/39AFX6d
▶Lin YT, Lo YC, Chiang HY, et al. Particulate Air Pollution and Progression to Kidney Failure With Replacement Therapy: An Advanced CKD Registry-Based Cohort Study in Taiwan. Am J Kidney Dis. 2020 Nov;76(5):645-657.e1. doi: 10.1053/j.ajkd.2020.02.447. Epub 2020 May 30. PMID: 32482472.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32482472/
　
▶Chan TC, Zhang Z, Lin BC, et al. Long-Term Exposure to Ambient Fine Particulate Matter and Chronic Kidney Disease: A Cohort Study. Environ Health Perspect. 2018 Oct;126(10):107002. doi: 10.1289/EHP3304. PMID: 30392394; PMCID: PMC6371647.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30392394/
　
▶Chen SY, Chu DC, Lee JH, et al. Traffic-related air pollution associated with chronic kidney disease among elderly residents in Taipei City. Environ Pollut. 2018 Mar;234:838-845. doi: 10.1016/j.envpol.2017.11.084. Epub 2017 Dec 21. PMID: 29248851.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29248851/
　
∎【註2】
Long-Term Exposure to Ambient PM2.5 and Increased Risk of CKD Prevalence in China
Guoxing Li, Jing Huang, Jinwei Wang, et al.
JASN Feb 2021, 32 (2) 448-458; DOI: 10.1681/ASN.2020040517
https://jasn.asnjournals.org/content/32/2/448/tab-article-info
　　
∎【註3】
NOW健康／空汙除影響心肺外 也恐增加慢性腎臟病風險：http://bit.ly/3tdkkRo
　　
∎【註4】
「HEPA」：高效濾網（英語：High-Efficiency Particulate Air，即高效率空氣微粒子過濾網，簡稱HEPA）是一種用於空氣淨化的器材。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E6%95%88%E6%BB%A4%E7%BD%91
　　
∎【註5】
( 彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院) 「穹頂之下與兒童氣喘」：http://bit.ly/3r6tyNq
　
➤➤照片
∎( 健康遠見 - 對身體好！ 「空汙本土研究解密，你必須知道的PM2.5三大面向」： http://bit.ly/3r9ZMqY
　　
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【mRNA疫苗臨床試驗95％有效! mRNA疫苗會是COVID-19的救世主嗎？】：發表在新英格蘭醫學期刊（NEJM）上的兩篇論文提到【註1】，兩個mRNA疫苗臨床研究分別收案3萬多人與4萬多人，在打完疫苗之後的兩個月追蹤當中，施打疫苗讓COVID-19感染率減少了95%！【註3】
　　
在本文開始前，在此先簡述說明一下「分子生物學的中心法則」，建立對DNA、RNA、mRNA的基礎認識。
　　
■分子生物學的中心法則 (central dogma)(圖1)
用最簡單最直接的方式來描述的話，生物體的遺傳訊息是儲存在細胞核的DNA中，每次細胞分裂時，DNA可以複製自己 (replication)，因而確保每一代的細胞都帶有同樣數量的DNA。
　　
而當細胞需要表現某個基因時，會將DNA的訊息轉錄 (transcribe) 到RNA上頭，再由RNA轉譯 (translate) 到蛋白質，而由蛋白質執行身體所需要的功能。這也就是所謂的分子生物學的中心法則 (central dogma)。
　　
對於最終會製造成蛋白質的基因來說，RNA是扮演了中繼的角色，也就是說遺傳訊息本來儲存在 DNA 上頭，然後經過信使 RNA (messenger RNA, mRNA) 的接棒，最後在把這個訊息傳下去，製造出蛋白質。【註4】
　　
■冠狀病毒的基因組由RNA構成
RNA不如DNA穩定，複製過程容易出錯，因此一般RNA病毒的基因組都不大。但冠狀病毒鶴立雞群，基因組幾乎是其他RNA病毒的三倍長，是所有RNA病毒中最大、最複雜的種類。
　　
冠狀病毒還能以重組RNA的方式，相當頻繁地產生變異，但是基因組中位在最前端的RNA序列相對穩定，因為其中有掌控病毒蛋白酶與RNA聚合酶的基因，一旦發生變異，冠狀病毒很可能無法繼續繁衍。
　　
目前抗病毒藥物的研發策略之一，正是設法抑制病毒RNA複製酶（RdRp）。而最前端的RNA序列也是現階段以反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）檢驗新冠病毒時鎖定的目標。中央研究院院士賴明詔表示，不同病毒的核酸序列當中還是有各自的獨特變異，正好用來區分是哪一種冠狀病毒。【註5】
　　
■SARS-CoV-2是具有3萬個鹼基的RNA病毒
中國科學院的《國家科學評論》（National Science Review）期刊【註2】，2020年3月發表《關於SARS-CoV-2的起源和持續進化》論文指出，現已發生149個突變點，並演化出L、S亞型。
　　
病毒會變異的原因可略分成兩種：
▶一是「自然演變」
冠狀病毒是RNA病毒，複製精準度不如DNA病毒精準度高，只要出現複製誤差，就是變異。
▶二是「演化壓力」
當病毒遇到抗體攻擊，就會想辦法朝有抗藥性的方向演變，找出生存之道。【註6】
　　
■mRNA 疫苗是一種新型預防傳染病的疫苗
近期，美國莫德納生物技術公司（Moderna）與輝瑞公司（Pfizer），皆相繼宣布其COVID-19 mRNA疫苗的研究成果。
　　
莫德納公司在2020年11月30日宣布他們的mRNA-1273疫苗在三期臨床試驗達到94.1％（p<0.0001）的超高保護力，受試者中約四成為高風險族群（患糖尿病或心臟病等），7000人為高齡族群（65歲以上），另也包含拉丁裔與非裔族群（報告中未提到亞洲裔）。
　　
傳統大藥廠輝瑞公司，亦在美國時間11月18日發佈令人振奮的新聞稿：他們的RNA疫苗（BNT162b2）三期臨床試驗已達設定終點，保護力高達95％（p<0.0001）。該試驗包含了4萬名受試者，其中約有四成受試者為中高齡族群（56～85歲），而亞洲裔受試者約占5％。
　　
■mRNA疫苗為什麼可以對抗病毒？
為什麼mRNA疫苗會有用？就讓我們先從疫苗的原理「讓白血球以為有外來入侵者談起」。
　　
在過往，疫苗策略大致上可分為兩種：
● 將病毒的屍體直接送入人體，如最早的天花疫苗（牛痘，cowpox）、小兒麻痺疫苗（沙克疫苗，polio vaccines）、肺結核疫苗（卡介苗，Bacillus Calmette-Guérin, BCG）以及流感疫苗等。
　
✎補正
卡介苗 BCG(Bacillus Calmette-Guerin vaccine) ：卡介苗是一種牛的分枝桿菌所製成的活性疫苗，經減毒後注入人體，可產生對結核病的抵抗力，一般對初期症候的預防效果約85％，主要可避免造成結核性腦膜炎等嚴重併發症。
　
▶以流感疫苗為例，科學家通常先讓病毒在雞胚胎大量繁殖後，再將其殺死，也有部分藥廠會再去除病毒屍體上的外套膜（envelope），進一步降低疫苗對人體可能產生的副作用後，再製成疫苗。
　　
● 將病毒的蛋白質面具，裝在另一隻無害的病毒上再送入人體，如伊波拉病毒（Ebola virus disease, EVD）疫苗等。
▶以伊波拉病毒疫苗為例，科學家會剪下伊波拉病毒特定的醣蛋白（glycoproteins）基因，置換入砲彈病毒（Rhabdoviridae）的基因組中，使砲彈病毒長出伊波拉病毒的醣蛋白面具。
　　
上述例子都是將致命病毒的部分殘肢送入人體，當病毒被樹突細胞（dendritic cells）或巨噬細胞（macrophages）等抗原呈現細胞（antigen-presenting cell, APC）吃掉後，再由細胞將病毒殘肢吐出給其他白血球，進而活化整個免疫系統，然而，mRNA疫苗採取了更奇詭的路數 - 「讓人體細胞自己生產病毒殘肢！」
　　
■mRNA 疫苗設計原理(圖2)
將人工設計好可轉譯出病毒蛋白質片段的mRNA，包裹於奈米脂質顆粒中，送入淋巴結組織內，奈米脂質顆粒會在細胞中釋出RNA，使人體細胞能自行產出病毒蛋白質片段，呈現給其他白血球，活化整個免疫系統。
　　
■mRNA疫苗設計流程(圖3)
1「科學家獲得病毒的全基因序列」
因社群媒體的發達、公衛專家、病毒研究者以及期刊編輯的努力，這次的COVID-19病毒序列很快的被發表；中國北京疾病管制局的研究團隊，挑選了九位患者，其中有八位，都有前往華南海鮮市場的病史，並從這些患者採取了呼吸道分泌物的檢體，運用次世代定序 (NGS，Next Generation Sequencing) 的方式，拼湊出新型冠狀病毒全部與部分的基因序列。並陸續將這些序列資料，提供給全世界的病毒研究者交互確認，修正序列的錯誤。
　　
2「解析病毒基因群裡所有的功能，選定目標蛋白質(Covid-19病毒棘蛋白質)」
以冠狀病毒為例，通常會選病毒表面的棘狀蛋白（spike protein）。因為棘蛋白分布於病毒表面，可作為白血球的辨識目標，同時病毒需透過棘蛋白和人體細胞受體（receptor）結合，進而撬開人體細胞，因此以病毒繁殖的策略而言，此處的蛋白質結構較穩定。
　　
3「製造要送入人體的mRNA，挑選出會製造棘蛋白的mRNA進行修飾」
挑選會轉譯（translation）出目標蛋白質的mRNA，並進行各項修飾，以提高該人工mRNA在細胞裡被轉譯成蛋白質的效率。如：輝瑞的mRNA疫苗（BNT162b1）選用甲基化（methylation）後的偽尿嘧啶（1-methyl-pseudouridine）取代mRNA裡的原始尿嘧啶（uracil, U），有助於提升mRNA的穩定性，並提高mRNA被轉譯成病毒棘蛋白的效率。
　　
4「將人工mRNA裹入特殊載體，將mRNA包裹入特殊載體顆粒中」
因為mRNA相當脆弱且容易被分解，因此需要對載體進行包裹和保護。然而，有了載體後，接踵而來的問題是「該怎麼送到正確的位置（淋巴結）？」。而輝瑞和莫德納不約而同地都選用了奈米脂質顆粒（lipid nanoparticles）包裹mRNA載體，奈米脂質顆粒通常由帶電荷的脂質（lipid）、膽固醇（cholesterol）或聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）修飾過的脂質等組成，可以保護RNA，並將mRNA送到抗原呈現細胞豐富的淋巴結組織。
　　
5「包覆mRNA的奈米脂質顆粒，注射在肌肉組織」
使其能循環到淋巴結，被淋巴結中的細胞吃掉。奈米脂質顆粒釋放出mRNA，使細胞產出病毒蛋白質片段，進而呈現給其他白血球並活化整個免疫系統。【註7】
　　
mRNA可將特定蛋白質的製造指示送至細胞核糖體（ribosomes）進行生產。mRNA 疫苗會將能製造新冠病毒棘狀蛋白的 mRNA 送至人體內，並不斷製造棘狀蛋白，藉此驅動免疫系統攻擊與記憶此類病毒蛋白，增加人體對新冠病毒的免疫力，最終 mRNA 將被細胞捨棄。
　　
值得注意的是，由於 mRNA 疫苗並無攜帶所有能製造新冠病毒的核酸（nucleic acid），且不會進入人體細胞核，所以施打疫苗無法使人感染新冠病毒。
　　
Pfizer、BioNTech 研發的 BNT162b2 是美國第 1 個取得 EUA 的 mRNA 疫苗，施打對象除成年人，還包含 16 歲以上非成年人。且相比 Moderna 製造的 mRNA-1273 疫苗，患者施打第 2 劑 BNT162b2 的副作用較輕微。
　　
Moderna 也不遑多讓，mRNA-1273 於 2020 年 12 月中取得 EUA，且具備在 -20°C 儲存超過 30 天的優勢。在臨床試驗中，使用 mRNA-1273 的 196 位受試者皆無演變成重度 COVID-19，相較安慰劑組中卻有 30 人最終被標為重度 COVID-19 患者。【註8】
　　
為了觸發免疫反應，許多疫苗會將一種減弱或滅活的細菌注入我們體內。mRNA疫苗並非如此。相反，該疫苗教會我們的細胞如何製造出一種蛋白質，甚至一種蛋白質片段，從而觸發我們體內的免疫反應。如果真正的病毒進入我們的身體，這種產生抗體的免疫反應可以保護我們免受感染。【註9】
　　
【Reference】
▶DNA的英文全名是Deoxyribonucleic acid，中文翻譯為【去氧核糖核酸】
▶RNA 的英文全名是 Ribonucleic acid，中文翻譯為【核糖核酸】。
　　
1.來源
➤➤資料
∎【註1】
Baden LR, El Sahly HM, Essink B, et al. Efficacy and Safety of the mRNA-1273 SARS-CoV-2 Vaccine. N Engl J Med. 2020 Dec 30:NEJMoa2035389. doi: 10.1056/NEJMoa2035389. Epub ahead of print. PMID: 33378609; PMCID: PMC7787219.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2035389
　　
Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, et al. Safety and Efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 Vaccine. N Engl J Med. 2020 Dec 31;383(27):2603-2615. doi: 10.1056/NEJMoa2034577. Epub 2020 Dec 10. PMID: 33301246; PMCID: PMC7745181.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2034577
　　
∎【註2】
Xiaoman Wei, Xiang Li, Jie Cui, Evolutionary perspectives on novel coronaviruses identified in pneumonia cases in China, National Science Review, Volume 7, Issue 2, February 2020, Pages 239–242, https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa009
　　
∎【註3】
▶蘇一峰 醫師：https://www.facebook.com/bsbipoke
▶中時新聞網 「mRNA疫苗臨床試驗95％有效 醫：哪國搶到就能結束比賽」：
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20210104004141-260405?chdtv
　　
∎【註4】
( 台大醫院 National Taiwan University Hospital-基因分子診斷實驗室)「DNA、RNA 以及蛋白質」：https://www.ntuh.gov.tw/gene-lab-mollab/Fpage.action?muid=4034&fid=3852
　　
∎【註5】
《科學人》粉絲團 - 「新冠病毒知多少？」：https://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?id=4665
　　
∎【註6】
(報導者 The Reporter)【肺炎疫情關鍵問答】科學解惑 - 10個「為什麼」，看懂COVID-19病毒特性與防疫策略：https://www.twreporter.org/a/covid-19-ten-facts-ver-2
　　
∎【註7】
科學月刊 Science Monthly - 「讓免疫系統再次偉大！mRNA疫苗會是COVID-19的救世主嗎？」：https://www.scimonth.com.tw/tw/article/show.aspx?num=4823&page=1
　　
∎【註8】
GeneOnline 基因線上 「4 大 COVID-19 疫苗大解密！」 ：https://geneonline.news/index.php/2021/01/04/4-covid-vaccine/
　　
∎【註9】
(CDC)了解mRNA COVID-19疫苗
https://chinese.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/different-vaccines/mrna.html
　　
➤➤照片
∎【註4】：
圖1、分子生物學中心法則
　　
∎【註7】：
圖2：mRNA 疫苗設計原理
圖3：mRNA 疫苗設計流程圖
　　
　　
2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
▶國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽:
https://forum.nhri.org.tw/publications/
　　
3. 【國衛院論壇學術活動】
▶https://forum.nhri.org.tw/events/
　　
#國家衛生研究院 #國衛院 #國家衛生研究院論壇 #國衛院論壇 #衛生福利部 #疾病管制署 #COVID-19 #mRNA疫苗 #新英格蘭醫學醫學期刊 #NEJM

衛生福利部 / 疾病管制署 - 1922防疫達人 / 財團法人國家衛生研究院 / 國家衛生研究院-論壇

【重點開發中的 COVID-19 疫苗，分別採取什麼樣的策略或技術？又有何優劣之處？】：產官學研齊力開發，疫苗藥物指日可待：面對全球性的防疫需求，與其盼望國外能夠供應足夠的疫苗給台灣，我國必須要厚植自製疫苗的能力，以滿足國內的防疫需求，並且兼顧國際防疫合作。


在疫情發生初期，產學研界即啟動投入疫苗研發。例如：「財團法人國家衛生研究院」利用4種技術平台同步開發，最快在今(2020)年秋季即可進入人體臨床試驗；「中央研究院」開發的奈米疫苗，目前也正進行疫苗劑型與劑量的優化。


前述兩個研究單位的成果均已與國內廠商洽談並啟動合作。此外，國內廠商所開發的疫苗也預計於今年底前可進入臨床人體試驗。(資料來源：【註1】)


■疫苗等於國安產業，國家應領頭開發，自主研發疫苗，確保防疫能量
為了對抗武漢肺炎（新型冠狀病毒病，COVID-19），目前國內共有3家疫苗廠投入研發生產疫苗，其中進度最快的為高端疫苗，該公司目前已完成200隻老鼠的動物試驗，試驗結果將於7月初與合作夥伴美國國衛院（NIH）共同發布於國際知名期刊上。


「高端疫苗」總經理陳燦堅表示，新冠肺炎疫情雖已和緩，但各國現在都明白，「生技力量等於國安力量」、「疫苗等於國安產業」，像2009年當時爆發H1N1流感大流行，全球疫苗都被大國搶購一空，台灣只能取得零星數量，當年美國接種疫苗人數超過8000萬人，等於世衛組織疫苗分配計畫的其他77國總和。


由於台灣人口較少，不是歐美藥廠的主力市場，就算國際大廠疫苗開發成功，台灣也不容易取得足夠劑量，所以台灣一定要有自主研發疫苗的能力與設備，才能確保台灣防疫能量。
(資料來源：【註2】)


■淺談「疫情之下的研發疫苗」
首先，就要從人體的免疫系統開始講起，2020年全球最大的頭號公敵，非COVID-19（俗名：武漢肺炎）莫屬。臨床上除了找出可治療的藥物來緊急救援，另一個真正一勞永逸的解決方案是研發疫苗。因此，各國紛紛加緊腳步，疫苗研發的方法可說是百花齊放。


金庸筆下的故事中，總是如此設定：「同樣的招數對武功高手是無效的！」，人體的免疫系統就如同武術高手般，當第二次面臨相同或相似的病原體時，免疫系統能夠發揮其記憶特性，快速產生強大的免疫反應以消滅病原體，欲侵略身體的外敵則沒了可趁之機。所以，疫苗的首要作用就是讓免疫系統，在面對真正的敵人之前，可以事先預演一番。


那麼，以疫苗作為免疫系統的假想敵，從技術層面上，可以運用很多種類型。就像是拳擊比賽之前，你可以練習跟師傅打或是跟沙袋打，學習成果當然也會隨之產生差距。


■重點開發中的 COVID-19 疫苗，分別採取什麼樣的策略或技術？又有何優劣之處？

▶ 傳統疫苗：製備風險高，研發時程緩不濟急
【方法】：疫苗最傳統的策略是使用「整個病原體（whole-organism）」，又可分為兩大類，活的減毒疫苗（attenuated） 與死的去活化疫苗（inactivated），簡單來說就是將被打殘或被打死的病原體，用來作為免疫系統的假想敵。
【優】：使用傳統減毒疫苗的優點在於，可以模仿「自然感染」的免疫反應，當刺激免疫系統後，所產生的保護力較為持久。目前市面上的疫苗如流感疫苗、小兒麻痺疫苗等均是由這類傳統方法製備而來。
【劣】：然而，無論是減毒或去活化疫苗，這兩類在製備時都需要培養大量的病原體，操作人員可能因病原體去活化不完全，而被意外感染的風險較高，再加上傳統疫苗的開發時程漫長 （約 10-15 年），又需依經驗證明其療效。


▶ 最受矚目的 mRNA 疫苗，研發速度最快
【方法】：mRNA 疫苗的原理是將病毒某些遺傳物質片段製作成 mRNA 送入人體。人體細胞可以直接將其轉譯出病毒的蛋白質，這些能夠引起免疫反應的蛋白質就是疫苗很重要的抗原（Antigen，縮寫 Ag）。這些抗原進而可以引發後續的免疫反應，讓人體的免疫系統可以有效辨認出病毒。
【優】：mRNA 疫苗的優點是能縮短開發時間，只要擁有病毒的序列，可以立即把其中的序列片段製成 mRNA 疫苗，並以人體作為直接合成病毒抗原的代工廠，而無需體外的抗原製備過程。
【劣】：但缺點是 mRNA 分子並不穩定且保存不易，mRNA 對熱敏感，很容易被普遍存在於環境或皮膚上的 RNA 酶 （RNase） 降解。因此，mRNA 疫苗的有效性仍待進一步證實。


▶DNA 疫苗：搶時效的重要策略之一
【方法】：DNA 疫苗與 mRNA 疫苗的原理相似，也是只需擁有病毒序列就能製備，兩者差異在於進入體内表現病毒抗原的載體從 mRNA 變成 DNA。另一個差異則是，DNA 疫苗必須送進細胞最裡層的細胞核才能發揮作用，而 mRNA 只需進入細胞質即可。
【優】：DNA 疫苗的優點也是開發時程較短，同樣為利用人體細胞作為病毒抗原的代工廠。
【劣】：但缺點是需要特殊的傳輸方式才能進入細胞核，此外 DNA 疫苗有可能會嵌入到人體基因組，而產生突變的風險變高，所以安全性方面有所疑慮。


★ 接下來要介紹的疫苗技術則都是在「人體外」製備病毒抗原，而不同策略的差異只在於運用的載體有所不同而已。

▶重組病毒疫苗、類病毒顆粒疫苗，運用不同「病毒替身」引發免疫反應
【方法】：
重組病毒疫苗是利用活的「弱病毒」作為載體，並加入能表現出病原體抗原的基因；
類病毒顆粒疫苗則是利用不具病毒遺傳物質的「病毒空殼」作為載體，並加入病原體抗原的蛋白質。這類體外製備病毒抗原的缺點是，技術門檻較為複雜，要耗費的時程也比較久
【優】：但好處是利用弱病毒作為疫苗，弱病毒能在被感染的人體內複製，通常可引發較佳的免疫刺激能力。
【劣】：而不具感染力的類病毒顆粒疫苗，其安全性較高，但免疫刺激效果稍差。


▶台灣拼研發 COVID-19 疫苗，多管齊下
「國家衛生研究院」宣布同時投入四種疫苗的研發，包括 DNA、重組病毒、胜肽、次單位疫苗。
【方法】：後兩者尚未介紹到的胜肽、次單位疫苗，其原理是以病原體部分結構作為疫苗，也屬於在「人體外」製備病毒抗原。
【優】：優點為不具感染性，安全性高。
【劣】：但缺點是必須深入了解病毒特性後，才可找出真正有效的抗原，以利產生正確的免疫記憶力。


▶中央研究院兩項疫苗技術可應用於開發 COVID-19 疫苗，也都屬於在「人體外」製備病毒抗原：


1.「奈米疫苗」
【方法】：原理是以生物材料製成中空的奈米粒子來模仿病毒結構，在表面附著病毒抗原，內部裝有可加強免疫反應的佐劑 （adjuvant）。
【優】：不具感染性，安全性高。
【劣】：須深入了解病毒特性，找出真正有效的抗原，才能產生正確的免疫記憶力。


2.「醣蛋白疫苗」
【方法】：原理是將病毒蛋白質表面的醣分子修飾並保留重要的核心結構來引發免疫反應，由於被醣分子蓋住的蛋白質序列不太會改變，因此醣蛋白疫苗具備應付病毒變異，並有成為廣效性疫苗的優勢。
【優】：不具感染性，安全性高，有機會應付病毒變異，成為廣效性疫苗。
【劣】：須深入了解病毒特性，找出真正有效的抗原，才能產生正確的免疫記憶力。(資料來源：【註3】)


■「疫苗國家隊」
台灣生技醫療業界包括國家衛生研究院、生技中心、國光生醫、高端疫苗、 亞諾法、台康生技、台灣圓點等廠商，已在第一時間組成抗疫國家隊，積極投入研發抗疫行列，鎖定檢測試劑、疫苗及治療藥物三大方向，目前疫苗已有初步進度。


擔任行政院「COVID-19科技防疫推動會議」疫苗組召集人的前疾管局長蘇益仁多次呼籲速成立疫苗國家隊，指出歐美各國皆提供資金與疫苗廠共同開發疫苗，政府應與疫苗廠簽訂預購資助合約，加速疫苗開發速度。


蔡英文總統在五二○就職典禮致詞時，特別說要組成疫苗國家隊：「這次疫情中，無論是試劑製造、或是新藥和疫苗的研發，台灣團隊都有足夠的能力，跟全球頂尖技術接軌。我們要全力扶持相關產業，打造接軌全球的生物及醫療科技產業，讓台灣成為全球克服疫病挑戰的關鍵力量。」(資料來源：【註4】)


【Reference】
「疫苗之研發、採購與安全性評估政策研議」論壇發展計畫簡介
➤議題召集人：蘇益仁教授
➤我國受限於現有法規及政治因素導致疫苗產業的發展受到限制。以流感疫苗為例，疾管署依工程會函示於流感大流行疫苗預購協議(APA)訂定「未發生大流行時，須將訂金轉換為翌年季節性流感疫苗」之採購標的向廠商進行招標，影響國外疫苗廠商參與投標意願，往往已流標告結；再加上經費短缺的緣故壓低採購價格，更是致使每年採購足量流感疫苗困難的主因之一。然而國有疫苗產業的發展卻由於疫苗開發成本金額龐大、商業利潤不比其他藥品、以及政黨輪替、政策環境等多重因素的影響，自2005年政府推動流感疫苗自製計畫以來至今進展有限。目前我國有充足且優秀的疫苗研發人力，但財源上往往依賴政府因應疫情爆發的計畫補助，一旦大流行疫情發生而不及應變，可視為國安層級問題。故加速發展我國疫苗自產能力，制定彈性適宜的國家疫苗政策，以及促進疫苗開發實為當務之急。


1. 來源
➤➤資料
∎【註1】：6/3- 衛生福利部疾病管制署「產官學研齊力開發，疫苗藥物指日可待」：https://bit.ly/2Cx978x
∎【註2】：自由時報)「專訪》高端陳燦堅︰疫苗等於國安產業 國家應領頭開發」：https://bit.ly/30YX2D8
∎【註3】：Pansci 泛科學「燃燒吧，小宇宙！疫情之下，研發疫苗大絕招有哪些？」: https://bit.ly/3eu3beA
∎【註4】：更生日報「超前部署疫苗國家隊和經濟振興國家隊」：https://bit.ly/3hR3IJm


➤➤照片
∎【註3】
∎【註5】：中央社新聞粉絲團「防治武漢肺炎新進展 長庚找到病患體內關鍵抗體」：https://bit.ly/2NvBeXX


2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
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3. 【國衛院論壇學術活動】
➤http://forum.nhri.org.tw/forum/category/conference/


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