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《深入歐洲高科技》系列報導

發展生技 他山之石可以攻錯 (91/3/10)
高科技產學合作 政府是最佳後盾(91/3/9)
奈米科技 極微小元件研發先驅(91/3/8)

發展生技 他山之石可以攻錯

駐歐特派記者胡蕙寧╱德國慕尼黑專題報導

 在台灣爭議不斷的八吋晶圓究竟能否開放至中國設廠之際,一直朝電子業積極努力的台灣,其實也該對生化科技多加眷顧。

 台灣雖然不若德國有傳統的研究基礎,但是在日本、新加坡、香港與韓國都積極投入研發的趨勢中,台灣要繼續維持亞洲四小龍的地位,民間似乎應該將眼光移到高科技生化業的發展。

 自從克雷客.袁特(Craig Venter)宣佈人類基因排序已經解碼百分之九十九時,人類對生命的意義與研究從此揭開一頁新的領域。

 但是就像德國人類基因計劃協會(DHGP)的瓦札克德博士(Dr.J.Wadzack)所說:「對研究來說,工作才剛剛開始。拿書來做比喻,我們現在才剛認識了拼音字母,而這本書中語言所要表達的內容涵義,目前仍然一無所知。」瓦札克德博士認為,德國在生物基因研究領域,一直都居於領先的地位。

 發展生物學與發展基因學在德國有長期的研究傳統,不管是以老鼠、飛蠅(Drosophila)、蠕蟲(C.elegans)或斑魚為客體,根基十分扎實,於是在轉型或銜接上也就相當容易。

 目前以研究客體來分,鼠類研究集中在慕尼黑環境與健康研究中心的哺乳動物研究所,斑魚大本營在杜賓根與弗來堡,飛蠅類在哥廷根,蠕蟲也多在慕尼黑被研究。

 由於幾乎沒有一種老鼠會生的病,人類可以倖免,而且從老鼠受精卵到完整鼠隻的生物演化又幾乎與人類無差,基因條件更是高達九成與人類相符,在這樣的「先決條件」下,於是在慕尼黑郊區環境與健康研究中心裡,數萬坪研究場地籌設的老鼠醫院中,就有著四千五百個「床位」,裡面住著逾兩萬隻培植出來的病鼠,替代各種疾病的病人做基因控制測試。

 在這個全世界第一家成立的病鼠醫院中,不僅需要醫生,還需要生物、化學與動物學專家來一起合作鑑定。

 主任拉柏迪安吉李斯博士(Dr.M.Hrabede Angelis)表示,困難的第一步是培植,在特定基因毀損後,需要靠機運培植出設定的病鼠,由於哪種基因真正控制哪類疾病的推測還不夠,用偶然率來培植病鼠的機率並不算高。

 每一隻病鼠培植出來後都必須經過約一百二十種左右的檢查,包括血液、心臟、尿便、聽覺測試、X光掃描等等,以證明該特定基因真的對某種預設疾病有影響。

 麻煩尤其在多種基因混合影響,或是多種混合但是強弱有別時,檢驗就會非常複雜。

 而某些疾病很受環境因素影響,例如肺病對於空氣品質等等,於是水質、空氣與心理因素就必須視情況考慮進來,增加檢驗的難度。

 目前知道基因的病情影響真的才在起步階段,拉柏迪安吉李斯認為這條路起碼還有五十年好走,才能略知基因在人體內的角色扮演。

 而最後可能最受打擊的是,再怎麼都是老鼠身上做出來的實驗結果,是不是真的可以過渡到人體上來利用,還是一個大問號。

 拉柏迪安吉李斯認為,德國在這方面真正的競爭者是美國與日本,前者除了以十倍以上的金錢全力投入之外,也不斷挖歐洲的科學家過去做研究。

 例如美國科學家參考前環境與健康研究中心主任巴林博士(Dr.R.Balling)的想法,立刻在美國受到國家健康研究機構的金援,以四千五百萬美元的補助建立起同樣的病鼠醫院。

 日本的強勢在基因功能分析方面,與歐洲各國的訪問研究也絡繹不絕。

 一個生物研究帶動的產業趨勢是生化科技公司如雨後春筍般冒出,在基因尋找、確定、控制、發展、方法、分析、動物基因醫院管理、生物資訊相關產業到3D生化電腦製相,每一種研究項目都有開業的可能性,只要該公司在上列工作中研發出自己的一套技術並申請專利,就可以成立一個生化技術公司,不只是賣專利技術,在大學或各研究機構無法吃下太大的案子,或是人手一時缺乏時,這些公司都可以賺到可觀的周邊利益。

 德國目前成立生技公司的環境幾乎可以用得天獨厚來形容。這些生化技術公司銜接了大學基礎研究與大型藥劑公司的缺口,通常是由醫療藥品公司出資,再接受部分國家或歐盟補助款,由前大學或研究機構人員出力開設而成。

 英國的病鼠醫院中目前約有一百二十六種的不同鼠類培植,慕尼黑的環境與健康研究中心裡約有一百八十二種,需要研究的其他機構有可能向其進行網上特定病鼠的訂購。

 人類病理用分子生物學來解釋,是一個畫時代的革新,它可能研發出更新的醫學原理與工具,來診治醫療人類到現在為止還無法控制的疾病。

 但這純粹以「人為本位」的思考模式,讓動物無辜地出生受病並且遭受檢驗,非常受到動物保護協會等組織的強力杯葛,不管在英國或是德國,定期的遊行示威常見,更甚者則是混入科學園區,進行暴力破壞,所以這類研究機構都是門禁森嚴。

 德國目前不但在病鼠醫院中設法建立病例基因檔案,北部近漢堡的布勞史威格地區更計劃建立一個完整的基因排序庫,用老鼠的基因排序比照人類的基因,以電腦資料管理庫彙整出完整的控病基因表出來。

 這項大工程還在籌備中,但是從這兩年來帶動的周邊生化科技業來看,德國會執著於這條路,繼續走下去。(系列報導三之三)

高科技產學合作 政府是最佳後盾

駐歐特派記者胡蕙寧╱英國新堡專題報導

 台灣朝向高科技產業發展,絕對是一條值得推薦的道路。一來是國際競爭力強、替代可能性低,二來是提升產業形象,躋身未來科技。

 英國政府對於高科技產業近年來推動不遺餘力,整合學術、產經各界,進而帶動周邊產業,順便教育下一代科學新知,典型新例就是英國新堡大學的國際生命中心(International Centre for Life)。

 耗資約7000萬英鎊的「國際生命中心」不但是新堡市政府與新堡大學的千禧大案,更是世界第一個集結科學、研究、教育與娛樂,也就是綜合研究、休閒與商業機能,面面俱到的大型實驗綜合機構。

 國際生命中心目前除了身負國家生化醫療科技的研究重任之外,還是新堡市政府景觀宣傳與教學重地之一。

 生物研究室主任彼得博士(Dr. H. Peters)表示,國際生命中心所以坐落在泰恩河上的新堡市,是因為新堡大學素享醫學與生物學研究盛名,無論在癌症、分子與醫療基因、微生物、分子病理、神經科學與製藥學都有良好的歷史背景。

 國際生命中心建立於此,除了進一步提升這個港市的科學水準、成為該城的新精神象徵之外,最主要的還是網羅國際科技人才,並為當地創造高科技就業機會。

 與台灣第一家以基因體研發為主軸的賽亞基因科技相同,新堡市國際生命中心的資金來源範圍很廣,歐盟的地區建設補助、英國政府預算、大學研究經費、工商業捐款與大小基金會等等都參與集資,其中近半數基金組織,例如提供330萬英鎊的「歡迎信託基金」就是主要由樂透基金籌設而來,用全民樂透的錢來打造國家的科技前途,英國政府算是取之於民,也真正用之於民。

 新堡大學的人類基因研究機構就設在國際生命中心裡,目前初期約有200名國際研究人員在做研究,佔地6萬平方英尺的實驗室還在擴建中。

 目前的研究方向設定在遺傳疾病的研究,尤其是發展基因、癌症預防、前進式神經失調等方面,將藉由基因研究來了解人類發展、行為與物種革命。

 另外,國際生命中心內的基因醫院則將提供個人與家庭諮詢。

 人類基因機構在這裡的主要基礎研究是早期基因控制發展,以及基因如何產生突變,以至於讓新生兒帶有遺傳疾病。

 伯恩博士(Dr. J. Burn)帶領的北基因服務處,負責為北英格蘭300萬人口進行諮詢與基因診斷服務,平均每年約有6000人來求診。在診斷人口中,該實驗室每年採集逾2000件樣本進行實驗研究。

 為建立新堡市國際生命中心,新堡火車站後3分鐘路程,靠泰恩河的一整片完整地塊被劃出,基因研究機構與高科技國際會議室在面對大樓左方進出,大樓右方廣場可以舉行大型露天活動,面向廣場的1樓是收費生物科學展覽園區,這裡常是附近中小學校外教學的指定參觀場地。

 在生物科學展覽園區內,將用3D教學解釋生命的起源與分子生物科學。

 當地政府希望英國孩子可以藉此多培養對於生物科學的興趣,開幕啟用時的致詞願望就是,「希望孩子從小就在心中種下科學的種子」。

 所有來參觀的人都可以在生物科學展覽園區內用簡單的原理「親手做實驗」,會有專人示範、協助與提供專案教學。

 基礎研究之外,先進科技已經對於傳統倫理觀與社會價值帶來挑戰,法律定位尤其必須重新釐清,於是自1999年10月開始,國際生命中心、新堡大學與德翰大學開始合作成立政策、倫理與生命科學研究機構,在莎士比亞博士(Dr. T. Shakespeare)的帶領下,專門研究基因科學發展之下的社會觀點演化,可以說科學面與社會面都被顧及到。

 國際生命中心經常不定期舉辦演講,像「自然淘汰之外的生命選擇」、「真的需要科技?–以人類基因工程為例」等等題目,由教授與博士研究員輪流主講,民眾可以買門票參加討論。

 正如負責帶領研究團隊的史卓拉漢教授(Dr .T. Strahan)所言,「研究不必寂寞,科學需要散播」。(系列報導三之二)

奈米科技 極微小元件研發先驅

駐歐特派記者胡蕙寧╱英國新堡專題報導

 英國科技部長沈大偉應國科會之邀訪台,此行除促進台、英科技交流,為台大與英國新堡大學的奈米科技研究中心交換合作簽約儀式致詞之外,另希望推廣英國科技產業。

 台灣欲躋身高科技國家,確實應該借鏡他國目前積極推動的發展方向,在歐洲先進國家,不管英德都在努力賽跑,特此做深入系列介紹。

 在電子科技方面,可運用於材料化工、生技、光學領域的奈米科技目前當紅不讓,微型光學網絡裝置的市場潛力相當驚人。

 先鋒顧問(Pioneer Consulting)公司預估二○○二年的歐美微型光學網絡裝置市場就高達十九億美元,而到二○○四年更將成長為一百五十億美元。

 許多歐美企業已經積極投入相關研究。

 奈米科技可以溯源於一九八五年,史瑪利(Richard E. Smalley)等三位化學家發現了由六十個碳原子組成的足球狀碳分子,稱為碳簇,這三人因此研究發現而得到諾貝爾化學獎。

 日本NEC研究員飯島澄男接著在一九九一年於研究碳簇時發現奈米碳管,這是一種直徑為一到三十奈米的圓筒形碳材料,也是目前自然界中所發現最細小的管子,不但具熱傳導性、導電性,而且強度佳、化學性穩定又具柔軟性。

 史瑪利在得到諾貝爾獎之後創辦了奈米科技公司CNI(Carbon Nanotechnologies Inc.),該公司預估奈米碳管市場每年可達一千億美元。

 如果價格繼續下降,而且年產量達到一噸,就可以開始供應電腦及電視顯示器,產值約數十億美元。

 未來甚至可以用來製造雷達無法偵測的隱形飛機機殼,而用在製造手機、筆記型電腦與PDA的材料時,則可以防阻電磁干擾。

 英國新堡西達得(cedardell)公司的電子設計工程師姚俞先接受訪問表示,晶片設計、收音高頻領域(RF)與數位信號處理(DSP)也都是英國目前相當熱門的領域。

 英國的中小型企業,已經不斷地朝電子與生化尖端科技的研究開發前進,幾個高科技專業人才就可以組成小型公司正式營業,投注成本既不高,小公司規模也較易生存,若是研究不符期望,損失也在可以控制的範圍內。

 電子設計工程師姚俞先認為,英國科技的好處是可以直接與美國接軌,在語言上完全沒有距離,目前除了在基礎研究之外,英國也積極推動實務開發,例如在數位信號處理方面的實務就領先美國些。

 為了便利快速交換大量資訊檔案,歐洲企業目前也陸續採用端對端(P2P)技術,使個人電腦並不需要透過中央伺服器,就能夠直接交換資訊,一來可以降低企業成本,二來還可以掌握時間,進而提高生產力。

 在生化科技方面,英國生化研究領域近年來充分得到政府與工業界的支持。

 新堡大學人類基因實驗中心高級研究專員柯斯特表示,新堡大學的人類基因研究一向負有盛名,目前因為人類基因排序陸續完成解碼工作,接下來的研究方向就朝基因對於某種疾病的影響與控制可能性前進。

 柯斯特解釋道,英國新堡大學設計的一般程序可以簡單做如下描述,知道自己有遺傳疾病的父母到醫院基因處掛診,希望獲得自己如果有了孩子,能不能夠避免或控制父母雙方目前身體上的遺傳疾病。

 診斷醫生會對病患的遺傳疾病下定義,正確了解到底是哪一種遺傳疾病,判斷其複雜度之後,轉由人類基因所研究該疾病的分子生物範圍與控制的正確基因。

 尤其遺傳疾病多在胚胎形成時就有跡象發生,胚胎基因研究是這裡很重要的一環。

 幹細胞研究在這裡扮演一個很重要的角色,複製器官已經不是不可能,未來更有可能從新生兒身上就開始收集血細胞,分離出需要的幹細胞後,用它來建立一個全民的幹細胞冷凍資料庫,一旦未來發生某種器官的疾病,可以調出病人出生時的血細胞,用幹細胞醫療法複製出需要替換的新器官,再置換到病人體內。

 不只是英國,目前美國、德國、法國與澳洲都在激烈競爭這個領域。

 尤其在找出幹細胞演化成某種特定器官細胞,例如肺細胞、骨細胞與腦細胞等的控制因素,更是下一個十年的熱門生化研究課題。

 這些研究的高難度,在於某種疾病的基因控制並非由單個基因造成,而是由多個基因互動影響而成。這些實驗的最終目的,就是希望最後能夠研發出有效的醫療方法與藥品,來控制人類遺傳疾病的發生與演變可能性。

 除了政府部門,醫療器具與藥品公司對於這些研發更是相當支持,不但自己有研發部門,與大學的合作不管在技術與資金上都相當密切。(系列報導三之一)

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