【2012 諾貝爾獎特別報導】生理醫學獎的啟示：誘導多能幹细胞與再生醫學
長庚大學生物醫學系周成功教授撰文

2012年諾貝爾醫學獎得主：英國籍的古爾登(John Gurdon)(右)與日本籍的山中伸彌(Shinya Yamanaka)(左)

受精卵是一個奇蹟，它不僅可以從一個細胞發育成由一百多兆個細胞組成的個體。在細胞分裂的過程中，還有另一套精緻的分化程式同時展開：從看似完全相同的胚胎細胞，逐漸分化成皮膚、神經、肌肉等結構、功能各異的細胞，組成特定的器官。是誰在發號施令，指揮這一系列生長、分化程式的進行？是細胞選擇性刪除那些不相關的基因，讓剩下來的基因分決定它分化的命運？還是所有細胞都帶著相同的基因資訊，分化過程中，不同細胞會依循環境和內在的指令，開啟一組特定的基因，來建構特定分化的細胞？那個理論才對？最簡單的驗證就是回答分化後的細胞是否真的仍然帶有完整的基因資訊？

這個問題其實早在1962年英國科學家約翰戈登 (John Gurdon) 就已經給了肯定的答案。他把小腸上皮細胞的細胞核，注射到無核的青蛙卵裡，居然可以發育出完整的青蛙。到1997年，桃麗羊的複製提供了另一個成功例証，說明分化細胞的確保存了完整的基因資訊，在適當的環境中，能扮演全能的受精卵的角色，具有轉變成任何其他分化細胞的潛力。接下來的問題是：有沒有可能不經過細胞核移植和体內發育，在試管中直接完成這個轉化的過程？這個問題的答案，將解決再生醫學長期面臨的困境，進而開啟一個革命性的突破。
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【特別報導】2012諾貝爾獎預測（二） 生理醫學獎
美國德州大學馬千惠編譯

今年湯森路透社（Thomson Reuters）選出在醫藥、物理、化學和經濟領域有可能獲得諾貝爾獎候選人，這些『湯森路透引文桂冠』（Thomson Reuters Citation Laureates）得主，在各自研究領域中以被大量引用的文獻證明他們的在科學上的成就是『諾貝爾級』。

2012年湯森路透引文桂冠獎，在生理、醫學部門得獎的三個研究分別是：細胞黏著 (Cell adhesion)、細胞訊息傳遞和調控 (Cell signaling and control) 基因調控 (Genetic Regulation)。

（一）、細胞黏著 (Cell adhesion)
研究者：
Richard O Hynes -美國麻省理工學院綜合癌症研究所教授、美國霍華德-休斯醫學研究所研究員
Erkki Ruoslahti -美國桑福德-伯納姆醫學研究所納米醫學中心特聘教授
Masatoshi Takeichi（竹市雅俊）-日本理化學研究所發生再生科學綜合研究中心中心長

Richard O Hynes (左)、Erkki Ruoslahti(中)、Masatoshi Takeichi(右)

ynes和Ruoslahti在同時間研究相同的分子，促使對細胞之間如何連結有根本上的認知。Takeichi則研究另一分子cadherins的細胞間黏著功能，這些分子使多細胞生物體得以存在。 Continue reading →

「東部知識列車:我的學思之旅」系列演講 

第六站 2012/5/02 蘭陽女中
講師：中央研究院歷史語言研究所人類學組 王道還助理研究員
講題：達爾文與達爾文革命 Continue reading →

文章編輯：Vita Chen
美術編輯：Elaine

資料來源：YAHOO!奇摩新聞- 科學發展系列         
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揭開免疫系統的神經網絡
撰文作者｜Vita chen（科文計畫特約編輯/國立臺灣大學植物科學研究所畢）

2011年諾貝爾生理暨醫學獎於十月三日揭曉，美國的包特勒（左起）、法國的霍夫曼及加拿大的史丹曼三位科學家共同獲獎。（圖片引述出處：http://tw.myblog.yahoo.com/khwang_99/）

【免疫學的肯定】

今年諾貝爾生理暨醫學獎得主於 10 月正式出爐，分別由三位免疫學家共同獲得：美國的包特勒 (Bruce Beutler)，盧森堡出生的科學家霍夫曼(Jules Hoffmann)以及加拿大的史坦曼(Ralph Steinman )。該獎項肯定了三位科學家長期致力於人類免疫系統機制的研究成果，同時也意味著人類在預防和治療「感染、癌症和發炎」上將會有長足的進步。但較讓人遺憾 的是，史坦曼於頒獎前三天不幸逝世，而諾貝爾委員會更是破例依照預定名單受獎予史坦曼，肯定他對人類醫療科學的貢獻。

先天免疫系統(Innate immunity )是一系列較早產生的機體防禦機制，主要是可藉由非專一性的方式偵測和抵抗外來病原菌的感染，在動植物、真菌、昆蟲和比較原始的多細胞生物中都是不可或缺 之一環。然而，先天免疫系統並不會提供持久的保護性免疫，其最主要功用是作為一種迅速的抗感染作用，在專一性後天免疫系統尚未啟動之前，扮演普及型防護傘 的角色。

【發現人類先天性免疫系統受體】

1996年，霍夫曼利用果蠅實驗，發現一種名為 Toll 的基因若突變或缺失，就會使蠅無法抵抗外來細菌或黴菌的感染，並認為該基因在先天免疫系統(innate immune system) 的啟動與否應扮演著關鍵性角色。事隔兩年，包特勒在1998年以老鼠作為試驗對象，發現能辨識革蘭式陰性菌表面產物- 脂多醣 (lipopolysaccharides，簡稱LPS) 的受體。由於該受體與上述Toll的基因的接受體相似，活化後都能引起發炎反應，故稱之為「類 Toll 接受體 (Toll-like receptor，簡稱 TLR)」。截至目前，人類身上已陸續發現超過 10 種以上 TLR 的存在。對此，霍夫曼與包特勒的實驗，不但發現人類先天性免疫系統的受體，另一方面，亦間接說明了人類和果蠅可能共同使用著類似分子進而活化先天性免疫系 統，對現今科學研究無疑是一劑強心針。

當入侵者沒有被上述的非專一性方式（先天性免疫）摧毀時，這時後天性免疫機制就會啟動。後天性免疫系統主要是藉由專一性辨認系統機制達到清除異己之 效。以脊椎動物反應為例，它能夠區分外來蛋白質和生物體自身的蛋白質。生物將外來物質 (或者是外來物質的一部份) 視為抗原 (antigen, Ag)。通常抗原一但暴露在動物的血液中，後天性免疫就會透過淋巴細胞、主要組織相容複合體(major histocompatibility complex，簡稱 MHC) 和抗體等多種複雜訊號傳遞過程，將抗原予以清除。其中淋巴細胞參與的成員即有大家較為熟知的B 淋巴球和 T 淋巴球。

【樹突細胞的貢獻】

另一名獲獎者-史坦曼，其主要貢獻即是揭露另一種名為樹突細胞(dendritic cell，簡稱DC) 的白血球功能，並說明這種系統是如何扮演溝通先天免疫跟後天免疫這兩個免疫系統的角色。樹突細胞因外形如神經細胞樹突般突起而得名，而最早發現樹突細胞的 其實是德國學者蘭格漢（Paul Langerhans），但由史坦曼1973年始予以正式命名。藉由不斷分析樹狀細胞的各種特性後，史坦曼於1978年發現，少量的樹狀細胞即可活化T細 胞，並可將含外來抗原的宿主細胞破壞，且其刺激免疫細胞分裂的能力更勝於B 淋巴球、T 淋巴球和巨噬細胞。幾年後，史坦曼於1985年接著進一步證明：藉由注射已受抗原挑戰過的樹狀細胞至老鼠體內，能活化動物體內對此抗原專一的T細胞，進而 啟動起強烈的免疫反應。

樹突細胞雖然數目極少，約佔血液中白血球的0.2%，但卻是目前被認為是免疫系統中最具抗原呈獻能力的細胞。臨床方面，也已有人藉由攜有腫瘤抗原之 樹突細胞作為疫苗，進行惡性癌症之人體臨床試驗。目前許多臨床試驗結果均顯示，這種治療方式對部分病人頗具有治療效果，且其副作用及毒性亦低。因此，以樹 突細胞為基礎之免疫治療，似乎已被認為是頗具發展潛力之治療法。

樹突細胞是一種存在於哺乳動物的一種白血球。它存在於血液和暴露於環境中的組織中，如皮膚和鼻子、肺、胃和小腸的上皮組織。作用是調節對當前環境刺 激的先天和後天免疫反應，能將抗原處理後展示給免疫系統的其他白細胞，故是一種抗原提示細胞。他們被活化時，會移至淋巴組織中與T細胞與B細胞互相作用， 以刺激與控制適當的免疫反應。

【未來挑戰】

三位學者不遺餘力地研究，終使揭開人類免疫系統複雜網絡的神秘面紗，也使得人類得以對活化先天及後天免疫系統，能有更深入的了解。對此，無論在未來治療癌症、自體免疫或過敏等疾病上，都打開了未來醫學治療的新方向。

>>延伸閱讀：

Banchereau, J., and R. M. Steinman. Dendritic cells and the control of immunity. Nature392, 245-252 (1998). 
Lematre, B. et al. The Dorsoventral Regulatory Gene Cassette spätzle/Toll/cactus Controls the Potent Antifungal Response in Drosophila Adults. Science 86, 973-983 (1996).
Poltorak, A. et al. Defective LPS Signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr Mice: Mutations in Tlr4 Gene. Science 282, 2085-2088 (1998).

【高瞻精選】 美麗台灣-帶您看見寶島的美
國立臺灣大學植物標本館郭城孟館長/國立臺灣大學植物標本館郭城孟館長責任編輯

圖片來源：Harry Huang@flickr

一、 寒帶生態的南限

黑森林是指冷杉、雲杉等針葉樹所行程的森林，主要分佈在北半球地區，所以也稱為北方針葉林。在北緯50-60度，黑森林出現在低海拔，而緯度較低的地區因氣候較溫暖，黑森林則只能分佈在較高海拔的山地。因此，位於北回歸線上的台灣，在海拔3000公尺以上的高山，可發現大面積的黑森林。赤道附近的熱帶地區就得有5000公尺以上的高山，才能提供黑森林生長時所需的溫度條件。然而環視東南亞地區，其最高峰為婆羅週的神山，海拔僅達約4100公尺，因此，黑森林無法在此地生存。也就是說，台灣是全世界森林分佈的最南邊界，而黑森林代表著寒帶生態。

二、 熱帶生態的北限

紅樹林是熱帶河口半鹹水環境的溼地森林，主要分佈在南北緯20度之間，全世界約有50~60種樹木生長其間。台灣位在世界紅樹林分佈帶的北緣，所以種類較少，不過南北狹長的台灣，因此提供了一處隨緯度遞變的生態空間，因此可以看到紅樹林種類由南往北遞減的變化：高雄有6種，台南5種，新竹只有2種，台北僅剩1種。由於東北季風的影響，台灣北部的冬季溫度偏低，熱帶性的紅樹林植物大多難以生存，僅較能忍受低溫的水筆仔能夠存活，這也是淡水河口形成多處水筆仔純林的原因。紅樹林是一種河海交會處特殊的生態系，不過淡水河口的水筆仔純林更告訴我們，它是肉眼可見，全世界熱帶往北分佈的最後一個腳印。 Continue reading →

生物多樣性變化和能源（II）
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 說明再生能源也可能危害生物多樣性的例子？

2. 要平衡能源使用和生物多樣性之間的衝突需要哪些轉變？

能源優先還是生物多樣性優先？

幾乎所有的能源使用方式都會影響到生物多樣性，所以選擇能源必須瞭解所有具體情況下的權衡得失以及對生物多樣性和人類福祉的影響。當前，生物多樣性管理已經成為減緩和適應氣候變化影響的關鍵工具：從避免森林濫伐到進行生物多樣性補償，同時生物多樣性管理也保護了各式各樣的生態系統服務。表1整理能源和生物多樣性的密切互動關係。 Continue reading →