追瘤計畫 ─ 偵搜與追殺流竄轉移之癌細胞的新科技

白果能  博士
中研院生物醫學科學研究所

        自1982年起,癌症即居國人十大死因之首。儘管近年來醫學有傲人的進步,但部分癌症例如肺癌的療效仍令人非常失望,因為許多肺癌病患在就診時,已屬於晚期。由於癌症的診斷與療效評估,主要依賴不十分靈敏的影像法,如X光或電腦斷層掃瞄。癌腫瘤被測到之時通常癌細胞已轉移,而癌細胞轉移一直都是威脅癌症病患存活的主要因素。人體內的免疫系統有許多機制與免疫細胞可以去除外來或損壞的細胞,然而癌細胞有許多巧妙的偽裝與武器可以逃脫免疫細胞的追殺並且四處流竄。經由人類基因體計畫的完成,不僅解開人類的基因密碼同時也產生許多新科技。追瘤計畫將講述如何利用這些新科技來辨識癌細胞的偽裝,如何以抗癌藥物精準地殲滅癌細胞而避免傷及無辜的正常細胞。

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追星計畫—談夏威夷夜空下的天文觀測

陳明堂 博士
中研院天文研究所

        天文研究是在廣闊無垠的天空中,穿梭星空隧道,尋找宇宙起源,探索星體的演化,思考生命的成因,以及預想這一切的未來歸宿。天文學者的工作,似乎就是比一般科學家多了幾分神祕浪漫色彩。更何況是還可外派到全球知名的渡假勝地– 夏威夷 — 觀星,更會讓人羨慕不已。夏威夷群島 除了陽光、沙灘、衝浪戲水的人潮, 還擁有兩座海拔超過4,000公尺的火山,山頂高度夠高,可避開雲層和水氣干擾,加上一年超過300天的晴朗天氣,成為天文學家觀測星空的最佳據點。目前全世界計有13個國家在這裡設置天文望遠鏡及觀測站,我國也是其中一員。這一次 「追星展望」演講主要會描述台灣天文科學家的「追星過程」。他們如何在短短的15 年內,從無到有,在夏威夷的火山上建立起我們的天文台。希望藉此以提供聽眾一個天文學家們的工作縮影,以及科學研究的歷程。

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追風故事—探索綺麗的颱風異想世界

吳俊傑 教授
台大大氣科學系

        從2003年起,台灣有一個由國科會與中央氣象局共同支持的重點研究 — 追風計畫,每當颱風可能侵襲或影響台灣周邊時,一組科學團隊成員便搭乘向漢翔公司租用的噴射機,裝載著最新的科學儀器,飛到颱風上方約13公里高空,釋放大氣偵測探空儀(學名為「投落送」)。這些投落送在張開的拖曳傘協助下,以每秒五公尺的速度緩緩降落,量測關鍵的大氣風場、溫度及濕度資料,並立即透過無線電訊號及衛星通訊系統,將資訊傳送到飛機上、中央氣象局及世界各國氣象單位之電腦系統中,以便進行即時的颱風分析及電腦模式預測。另外也透過此策略性觀測,探索颱風的動力與可預報度理論。這項具挑戰性且由台灣科學家所主導完成的先驅研究成果受到國際矚目,並已在國際學術及預報研究領域佔有一席之地。

        到底什麼是追風計畫?要怎麼追颱風?為什麼要追風?在這個聽起來很酷,像是個追求刺激探險活動的計畫背後,擔負的其實是很重要的科學使命。追風的意義何在?追風的成果與展望如何?追風團隊的內心深處在思考些什麼?其幕後有什麼精彩花絮?我們將透過此演講與有興趣的朋友分享追風研究故事的點滴心得。

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追夢計畫—談資訊工程在睡眠醫學的應用

郭博昭 教授
陽明大學腦科學研究所

        生理醫學與資訊工程原本是完全不同的領域。生理醫學所專注的是心跳、血壓、呼吸等各類的生理訊號與其蘊含的意義,而資訊工程所擅長的是資料的收集、分析、與輸出等技術。傳統上生理訊號都是藉由研究人員的眼跟手進行分析與判讀,由於各類電腦軟硬體的持續普及,今日之生理訊號分析已完全數位化,並藉由資訊工程提供之技術進行分析。在分析的過程中又能夠持續不斷導入新的演算法,而這些演算方法又緣自於新的數學和物理學理論,生理醫學與資訊工程於是成為緊密的盟友,共同提供給吾人更細緻而正確的身體資訊。

        睡眠研究是一種集各種生理訊號大成之整合型研究。自從1950年代人們已能在受測者的身上接上各種的電極測量腦波、眼動波、肌電波、心電波、胸圍周徑與血氧濃度等各類的生理訊號進行綜合診斷。1968年Rechtschaffen和Kales二位學者在美國國家衛生研究院的報告中將睡眠分析的方法完整定義,而這個標準也成為40年來睡眠研究的主要依據。從1990年後以電腦輔助睡眠分析的例子逐漸增加,而成熟的電腦分析系統也逐漸在市面上出現。2000以後,隨著軟硬體功能的進步,電腦分析成為睡眠研究的主要分析工具。由於睡眠的複雜與生理訊號之不確定性,直至今日,一套能夠令研究人員,尤其是醫師滿意的全自動電腦睡眠分析系統仍未出現。

        我們實驗室從2000年投入睡眠研究,為了能夠精確取得各類的生理訊號,我們首先進行生理感測器與放大器的設計與製造,其中包括線路設計與微控制器的韌體設計。在生理訊號順利取得之後,我們進一步開發相關的分析軟體與演算法,將各種生理訊號進行整合的分析。在2002年,我們發現安眠的時侯睡眠深度和交感神經活性呈現負相關(相反的關係),因為交感神經是造成血壓上升的主要神經系統,因此我們的結果也讓睡眠深度和循環系統連上關係。之後我們以動物為實驗對象,探討高血壓的致病機轉,我們發現高血壓的大鼠表現出相當明顯的自律神經失調,但是這個現象必須在睡眠的時侯才呈現出來,而在清醒的時侯並不明顯。我們的資料也再次提醒了睡眠研究的重要性,很多疾病在睡眠的時侯的確比較容易產生。

        睡眠醫學是臨床醫學之重大挑戰,藉由不斷增長之硬體與軟體技術,吾人對睡眠的了解可以達到前所未有的境界。對於奧妙的人體功能,也因醫學資訊的進展而更加的理解。

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