※科技報導433期PDF檔請點此下載




產官學研  中大團隊首次發現日食引起的超音速音爆艏震波
產官學研  臺大研究發現臺灣附近海域中 擱淺鯨豚體內含高濃度銀
產官學研  美國研究團隊從隕石中找出液態水和有機化合物
產官學研      肯特州大藉由分析腦中神經物質 提出原始人類神經化學假說
產官學研  倫敦帝國學院研究發現肥胖與基因突變有關
產官學研  中研院研究發現環形RNA為調控多能幹細胞的關鍵
產官學研  中山團隊發現暖化加快深海酸化 進而影響海洋生態
產官學研  英國團隊研發出能製程藥物的3D列印反應器
產官學研  「矽量子晶片」使各國量子競賽進度超前?
產官學研  國衛院進行大分子藥物研發 能有效治療大腸直腸癌

產官學研      透過可攜式裝置 能快速且準確的檢測食物中的過敏原
產官學研      211國際女性科學日 鼓勵更多女性投入科研行列
產官學研      英國蘭卡斯特大學利用糖尿病藥物治療阿茲海默症
產官學研      晶片上的「大腦」──人工突觸材質大躍進
產官學研      美國研究團隊發現暗物質DNA會影響大腦發育
產官學研      語言分析軟體提升精神病高風險個案的預測準確度
產官學研      韓國團隊研發出電子鏡片 能監測眼中葡萄糖的濃度


焦點話題        食品GMP的興衰
焦點話題  新儒林外史:搶預算篇

科學文摘  以非破壞性方式 窺見胡夫金字塔內部
科學文摘  埋下不設限的種子—蔡沛學專訪



韓國團隊研發出電子鏡片 能監測眼中葡萄糖的濃度

Robert F. Service, These smart contacts can monitor the glucose in tears, Science, 2018/1/24.


【本刊訊】近年來,科學家嘗試透過開發各種攜帶型智能儀器,並透過與手機程式(app)的結合記錄個人的心跳、睡眠品質等,使無時無刻能監控人們的健康。而近期,一項最新的研究則試圖將這項監測推向更完善的境界,由韓國蔚山科學技術院(Ulsan National Institute of Science and Technology, UNIST)發展出一種電子隱形鏡片,能及時測量眼淚中的葡萄糖水平。

而這項技術,其實早在4年前就曾由Google旗下的生命科學研究Verily公司進行過一系列的開發,嘗試找出可追蹤葡萄糖甚至是癌症的相關設備。不過,當時的研究碰到不少的問題,因使用硬式且不透明的電子測量設備嵌入式到隱形眼鏡中,會導致配戴者不舒服,且測量出的葡萄糖也不甚準確等。

因此,為了解決這些問題,研究團隊設計出一套由軟性且柔性的電子材料組成的、接近透明的設備。這個設備包含天線和整流器(rectifier),透過提供少量的電力讓監測葡萄糖的感應器和能運作。一般情況下,此設備會有光向外照射,不過並不會影響佩戴者的視力。

而當葡萄糖感應器監測到配戴者眼淚中的葡萄糖濃度升高時,二極管則會關閉,警告配戴者需調整其體內胰島素的濃度。目前,透過不斷的修正,此設備的厚度以到達配戴者帶著時不會有異物感。因此,研究人員期望透過這項設備,讓糖尿病患者已無痛的方式監測體內的葡萄糖濃度。

研究團隊透過兔子進行配戴試驗,除了感應器能準確的追蹤其體內的葡萄糖含量外,也沒有發現任何不量的反應。縱使有所突破,不過現階段此鏡片尚未在人體中試驗過,未來還是需要有更多的佩戴相關試驗才能確認是否能被實際應用在患者身上。

除此之外,由於其監測葡萄糖的方式是利用一種稱之為葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)的酵素與糖的結合,而這樣的結合會產生出過氧化氫(H2O2),是一種會損傷眼睛的反應化合物。而且,隨著放置眼中的時間增加,裡面的葡萄糖氧化酶會逐漸下降,這也考驗著葡萄糖感應器量測的精準度。


語言分析軟體提升精神病高風險個案的預測準確度

Cheryl M et al., Prediction of psychosis across protocols and risk cohorts using automated language analysis, World Psychiatry, 2018.


【本刊訊】日前《世界精神醫學會刊》(World Psychiatry)一則研究指出,將高風險青少年個案會談記錄進行電腦分析後,可預測其是否有可能在2年內發展為精神病,此分析系統準確率達83%。在2個青少年高風險個案的世代研究(cohort study)裡,這些語暢度不足、表象又脫序的行為,都意味著個案極可能有潛在精神病因子。

而以電腦為基礎的語言分類器(language classifier)可在幾秒內預測世代研究中可能發病的個案,其準確率高達79%,並能以72%的準確率區別健康人士與精神病患者的言語。此項研究結果顯示,該項技術能改善精神病與其他疾患的預測方法。

精神病症狀之一是沒有組織的思考(disorganized thinking),通常能以臨床針對口說所作的會談評估出來, 這種思考模式呈現出表象的言語(tangential language)、思考連結鬆散(looseness of association)以及語言表達複雜程度降低。語言障礙( language  disturbance)雖能嚴重到影響有效溝通,相較於年輕族群的精神病高風險個案,其典型的呈現反而微妙,並已持續一段時間。

由美國國家心理健康研究中心(U.S. National Institute of mental health)支持,集結沃森研究中心、阿根廷布宜諾艾利斯大學、加州大學以及哥倫比亞大學醫學中心的學者,以兩項不同的世代研究,來檢驗高風險青少年的會談記錄:其中一個研究使用來自紐約市的34名受試者,另一項則為洛杉磯59名受試者,且2項研究中的受試者都在接下來的2年內精神病發作。

電腦利用自動化自然語言處理法(automated nature language processing method)來分辨健康人士與精神病患者的差別,研究第一作者,同為精神病學副教授的柯可朗(Cheryl Corcoran)表示,該技術所產出的結果證實其可望改善精神病預測,甚至協助預防精神病,還可針對具語言障礙的認知損傷患者發展治療與訓練策略。

此外,語言與行為數據是精神科醫師診斷與治療精神疾患的第一筆資料,而新興的電腦化技術將能進一步分析複雜如語言的行為,這項分析方法既省錢、會談資訊的蒐集也相對輕鬆,不僅是精神醫學,在醫療相關領域皆有機會派上用場。


美國研究團隊發現暗物質DNA會影響大腦發育

Diane E. Dickel et al., Ultraconserved enhancers are required for normal development, Cell, 2018.


【本刊訊】毫無功能性可言的基因難題──暗物質DNA(dark matters DNA)已困擾科學界甚久,此物質的DNA序列無法將蛋白質進行編碼,卻仍廣泛存於動物體內。透過移除這種超保守元素(ultraconserved elements, UCEs),美國科學家發現其序列會微微調整蛋白編碼基因的表達,並引領大腦發展路線,其研究結果於新一期Cell期刊刊出,有望協助學者了解阿茲海默症等神經疾患,並驗證超保守元素對生命重要性。

貝傑拉諾(Gill Bejerano)與他的團隊在比較人類與老鼠、老鼠與雞的基因組時,首先注意到超保守元素,並發現跨物種間有481條極其相似的DNA。令人訝異的是,DNA本來會隨世代而有所突變,但這些動物的譜系卻獨立演化逾2億年。基因在對蛋白質編碼時,傾向相對較少的突變,這是因為假使改變的發生影響相對應的蛋白質,動物可能會在複製程序之前死亡,而突變基因也無法傳給下一代。

透過這樣的邏輯推演,某些基因學家推測自然選擇可能未把保守區的突變納入考量,即使這個序列並會對蛋白進行編碼、科學家們仍相信這些基因仍無法「容忍」不完美的狀態。然而這樣的假說在2007年被打破,因其他研究將老鼠的4條超保守元素剔除後,卻發現老鼠仍能正常地進行複製。

後來,狄凱爾(Diane E. Dickel)與研究團隊利用基因編輯工具CRISPR-Cas9來重新審視這個問題。他們在位於大腦發育中重要基因的DNA區域內,一樣剔除或加入老鼠的4條超保守元素,這次老鼠看起來仍沒什麼問題,然在對老鼠大腦進行切片時發現異常。缺乏某些超保守序列的老鼠,其大腦細胞異常地少,就好像阿茲海默的病程一般;而擁有其他超保守序列的老鼠,在掌管記憶形成的前腦發生異常,類似癲癇。

狄凱爾推測,由於這種超保守元素的變異會使老鼠的認知產生缺陷,因此,這些超保守區域並不會隨意散播,一旦這麼做、生物將無法繁衍下去。未來,即使對該物質的功能所知甚少,團隊仍將針對阿茲海默症、失智症、癲癇或其他神經疾患的突變狀況,研究其與超保守元素間的關係。