科學報導

2021 年主題回顧:Where are we now?

“Hush, my dear, it’s been a difficult year.”

在過去兩年間,COVID-19 疫情巨幅改變了人類生活的樣態,至今全球確診人數已超過三億 [1]。面對未知的病原體,各界皆傾注大量心力,試圖從各個面向探尋疾病的解方。科學家陸續解析病毒基因體序列與表面棘蛋白結構,並以體學分析探討病理機轉與風險因子,亦試驗多種藥物及單株抗體的抗病毒功效。此外,各國亦致力於疫苗研發,並於臨床試驗階段顯現一定效力,Science 亦以 “Shots of hope” 譽之為 2020 年度科學突破 [2]。然而病毒的突變也成為疫苗與藥物開發過程的一大考驗,疫情至今仍有諸多潛在變數。

2021 年初,The Investigator Taiwan 報導了一系列 SARS-CoV-2 的相關研究進展,亦彙整流行病學模型分析與藥物開發等資訊,與讀者共同穿越未知的迷霧。

於此之際,我們注意到疾病研究往往奠基於基礎生物學的知識,因此將目光聚焦於分子生物學機轉,介紹了調節 DNA 複製起始、複製壓力與檢查點的多種蛋白及表觀遺傳等機制,乃至對於基因體穩定性的影響與相關疾病之研究。

此外,天然物開發與應用近來漸受關注,2015 年諾貝爾生理與醫學獎即頒予應用於寄生蟲疾病治療的天然物研究 [3]。天然藥物的萃取與開發,從應用了跨領域學門的分析及分子結構模擬技術,至釐清藥理機轉與對於生物體的影響等研究,都成為了我們科學報導的主題。

“And the world keeps spinning around.”

2021 年下半年,Investigator 則針對多個研究領域,分享近年重大的科學發現。從近年蓬勃發展的跨領域技術革新開展,探討生物奈米材料與細胞生理的交互作用,以及細胞如何感知外在環境的物理與生化性質的變化,並進一步應用於電生理訊號的操縱與紀錄。

接下來我們則將視角轉向細胞癌化與老化的進程。細胞在發育成熟與分化的過程中,經歷一系列的生理變化,其中累積的壓力與突變等,亦可能影響個體罹患疾病的機率。我們首先從癌症的標誌特徵(cancer hallmarks)出發,利用體學分析尋找癌化特徵,亦探討癌細胞抗性機制,並結合分子標靶與免疫療法等改善患者預後。此外,個體亦會隨著衰老暴露於較高的疾病風險之中,我們也針對其中代謝、免疫、及神經系統發生的種種變化進行報導。

小分子藥物的開發與應用,在老化與疾病進程中也扮演了關鍵的角色。科學家利用電腦輔助藥物設計、高通量篩選、與蛋白質降解藥物等,嘗試突破藥物開發的瓶頸。近年深度學習與人工智慧在蛋白質結構預測方法帶來重大突破,並於 2021 年末獲選為 Science 期刊的 Breakthrough of the Year [4],我們亦曾以快訊報導 AlphaFold 和 RoseTTAFold 如何以胺基酸序列預測蛋白結構及其應用性

進一步轉換思維,審視疾病中的免疫攻防戰:病原體或腫瘤究竟如何逃脫免疫巡查呢?針對先天及後天免疫相關生物途徑深入剖析,亦可從中窺探疾病治療之解方。此外,我們也報導了哺乳類非專一性免疫的表觀遺傳學機制,探討親代因受到感染後產生訓練後的免疫反應(trained immunity),在後代體內產生的保護力及細胞與基因表現層次的影響。

2021 年末我們則分享了幹細胞與組織工程的研究概況。幹細胞培養技術日趨成熟,透過建構體外模型,可重現並模擬生物體內的環境與功能,這也受益於生物材料的開發;因此,使用具有適切物化與機械特性,且有高生物相容性的材料也成為再生醫學未來研究的方向之一。

我們將於 2022 年初逐一回顧前一年度的各個主題,不妨再次與我們探索各領域的科學發現,在瞬息萬變之際,凝聚過往片刻,匯為未來的瞻望。後續我們也將推出更多精彩的科學報導、人物訪談、與活動紀錄,敬請期待!

 

參考文獻:

  1. WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard. 
  2. Cohen, J. (2020). Shots of hope. Science, 370(6523), 1392-1394. https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1392
  3. The Nobel prize in physiology or medicine 2015. NobelPrize.org.
  4. Service, R. F. (2021). Protein structures for all. Science, 374(6574), 1426-1427. https://doi.org/10.1126/science.acz9822

關鍵字:回顧月、2021 回顧

 

撰文|陳品萱
審稿|黃云宣

About the author

陳 品萱

陳 品萱

2019國立陽明大學基因體科學研究所碩士畢,主要研究興趣為人類遺傳學與基因體學,對於congenital anomalies & developmental diseases的源起與遺傳背景格外好奇並持續探索中。曾參與2015 iGEM,並於大學期間擔任職涯沙龍副召及營隊教學長。喜愛科學傳播與寫作,期盼在Investigator與來自不同領域的人們交流,共同學習與成長。

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