科學人 7月號/2024 第269期

健保3億助攻！
不可不知的次世代定序10件事

癌症在全球都有年輕化趨勢。
今年5月，次世代定序納入健保給付，讓抗癌治療不花冤枉錢。
而除了應用於精準醫療，在其他醫學應用上也充滿潛力。

採訪、整理／陳碩甫

許多調查發現，目前全球癌症有年輕化的趨勢，過去認為好發在50歲以上的癌別，近幾年新增的罹癌患者年紀正逐漸下降，台灣也是如此。根據衛生福利部公佈的資料，去年10大死因的榜首為癌症，尤其是乳癌和甲狀腺癌發生率逐年上升。為何有這樣的現象？各界專家尚未有定論。但隨著醫療技術的進步，癌症不再像過去那樣令人聞之色變。今年5月1日起，次世代定序（next generations sequencing, NGS）納入健保，目前針對實體癌/血癌給付（根據6月13日衛福部公告資料），預計可以嘉惠兩萬多名癌友。《科學人》採訪了台灣大學醫學院基因體暨蛋白體醫學研究所所長陳沛隆，他同時也是NGS和免疫基因體等領域的專家，以下是節錄的訪談內容：

為何現代醫學越來越重視精準醫療？何謂精準醫療，可否分享相關案例？

精準醫療就定義上來講，不一定要跟基因相關。透過抽血、質譜儀或其他的方式，讓診斷更精確，也算是精準醫療。但是，精準醫療和基因的確高度相關，我們可以透過掌握某些基因的特定變化，找到更合適的治療方向。

我認為現在比10年前更適合做精準醫療，有兩大原因：第一，隨著生物醫學不斷有新發現和伴隨著時間的累積，我們越來越清楚基因和疾病的關聯。第二，目前基因定序的能力比之前有更顯著的進步。例如，2001年定序一個人的全基因組（WGS）需要花費一億美元，現在僅需100美元，這是100萬倍的差距，而現在我們的技術又已經進步到能同時定序許多基因。

由於對基因與疾病的關聯有更多了解，再加上強大的基因定序能力，使得精準醫療成為可行。美國前總統歐巴馬提到的精準醫療，包括幾個方向：癌症、藥物基因體學、單基因疾病以及感染症等，這些都取決於定序能力的提升⋯⋯

聲音――最不起眼的毀滅力量

不知今夜山中，是何等光景？
想也有月有松，有更深的靜。
詩人想念山裡的靜，凡夫侷促於十里紅塵，
沒有寧靜的洗禮，不知喧鬧的無奈，
嘆息，隱沒於喧鬧之中，不再驚人安眠。

文／孫維新

傍晚時分，暮色昏黃，在漸暗的光影中，我看到地平線上出現了神山（岡仁波齊）和聖湖（瑪旁雍錯），望山跑死馬，深夜時兩輛車終於駛入神山和聖湖之間的小小村落――霍爾。此處沒有移動城堡，也沒有可愛的卡通人物，進了村口只看到幾間低矮平房，但路口卻有個大招牌「成都大飯店」，團隊助理們好高興，終於可以好吃好睡，但繞遍全村也沒看到大飯店，一問之下，才知道剛才村口的那幾間低矮平房就是「成都大飯店」！

進了這間燈光昏暗的旅店，後院傳來隆隆的發電機聲，兩輛車八個人，老闆熱情接待，給每個人來上一碗熱騰騰的「西紅柿雞蛋麵」（番茄蛋花麵），飯後每人分到了一個小房間，刷牙漱口後各自歸寢，老闆看到大家都安置好了，就到後院，彎下腰把發電機給掐了，就在那一剎那，周邊陷入了一片黑暗與寧靜，此時我唯一能聽到的聲音，只有自己來自高原缺氧的耳鳴與心跳。

這一期的《科學人》有篇文章〈來一點有益健康的寧靜吧〉，說的就是都市噪音帶給我們聽覺上的傷害，這些噪音無處不在，但我們常居都市，久而不聞其聲，沒有感覺也沒有警覺。

我第一次見識到聲音的威力，是在2005年全球歡慶的「世界物理年」中。當時為了辦理串連台灣北中南三地的大型展覽「探索物理博覽會」，我特地到美國馬里蘭大學物理系拜訪柏格（Richard Burg）教授，他在30年的物理教學生涯中發展出多達1500項的課堂演示。我在馬大盤桓數日，和柏格教授敲定了六項展品，包含「燒杯震碎機」、「可樂罐切割機」、「重力消失了？」、「火焰的波浪」等，演示起來有聲波擊碎、磁場爆炸、高空墜落，和火焰燃燒，個個壯觀震撼，簡直就是物理界的暴力美學組。

當時在馬大的實驗室中，讓我印象最深的，就是「燒杯震碎機」，柏格教授拿了一個全新的Pyrex 1000毫升的燒杯（看了很心疼），放入一個壓克力透明箱中，箱子側面有個管狀喇叭，穿入箱中對著燒杯發出一個單調的高頻聲音，柏格教授邊看著示波器邊調整聲音的頻率，直到對上了這個燒杯的「自然頻率」，這時燒杯開始接收來自這個聲波的所有能量，燒杯口就會根據據它的「自然頻率」開始振盪。每個形狀對稱、質量均勻的物體都有個「自然頻率」，外來的聲波對應上這個頻率，這個物體就會接收這個聲波所攜帶的能量。

這個燒杯的「自然頻率」大概在780~820赫茲（Hz）之間，也就是每秒鐘振盪將近800次，這是我們肉眼看不出來的，此時柏格教授打開透明箱的上蓋，讓我把手伸進去（這有點嚇人），反手用指甲輕輕靠在杯口，此時我明顯感覺到指甲發麻，表示這個燒杯口正在劇烈振盪！

但總要肉眼能看到才精采，柏格教授此時打開上方的攝影機和「頻閃燈」（strobe light），將燈光閃爍的頻率調到燒杯自然頻率的1/3，如果燒杯振盪是780 赫茲，頻閃燈就調到260赫茲，兩者的比例是3:1，我們就會看到這個燒杯的杯口，以「每秒鐘三次」的緩慢速度振盪！

當我第一次在螢幕上看到這個堅固的玻璃燒杯竟然柔軟如棉地來回振盪，真的是瞪大了眼合不攏嘴。這個振盪是個什麼樣子？各位看官可以將兩手舉到眼前，食指對食指、拇指對拇指，形成一個完美的圓，指頭不要分開，此時再將上下兩邊的指頭「接近、遠離、接近、遠離」，交替形成「橫的橢圓」和「豎的橢圓」，這就是當時燒杯杯口振盪的樣子。
當「頻率」確定，就剩下「振幅」了，「振幅」代表了能量的強弱，柏格教授慢慢轉動旋鈕加大「振幅」，就看到螢幕上杯口的運動幅度越來越大，最終他手猛地一轉，就看燒杯砰一聲在箱中炸裂！
那個暑假在中正紀念堂的展場中，「燒杯震碎機」成為最受歡迎的表演之一，每天上下午各一場，觀眾慕名而來，但我們的解說員都是大學理工科系的學生，看到每天要震碎兩個精緻的燒杯實在不捨，就建議老師能否換上本地做的便宜貨，我笑而不答，請他們自己決定。當天下午我站在觀眾後面看，果然如我猜想，演示同學滿頭大汗，怎麼調都找不到燒杯願意接收的「自然頻率」，觀眾就不樂意了，因為忍受著刺耳的高頻聲音，只是為了看那壯觀一刻，沒想到自己的視覺沒有受到震撼，聽覺卻受到傷害！這是因為市面上便宜的燒杯密度不均勻，「自然頻率」不明確，就不會輕易接收外來能量。

聲波有「能量」，當然也就有「力量」。國立自然科學博物館科學中心四樓是台達基金會捐贈的「物理世界」，我們在設計展品時，加入了一個「聲懸浮」的展項，讓超音波在兩板之間上下反射，調整兩板距離讓入射波和反射波完美結合形成「駐波」，此時用鑷子輕輕放入彩色的保麗龍小球，就會看到這些彩色小球排成一直線停留在空中，由駐波中交錯的「波腹」和「波節」托著，成為一條垂直的彩色珠串！當展示結束，超音波消失，這些小球瞬間落下，給出奇幻趣味！

聲音能做的不只是破壞燒杯、舉起小球，在太空梭點火升空時，引擎噴發的氣體超過音速，撞擊周邊空氣產生震波，噪音超過200 分貝（dB），人類能短暫忍受的噪音不過85分貝，發射時的噪音會對火箭結構以及艙內的酬載和乘員造成致命傷害。但要如何消除噪音？科學家找到了最簡單的方法，用水！

弗羅里達州甘迺迪太空中心是美國多年來發射火箭最頻繁的地方，在著名的39A和39B兩個發射台旁邊，各自聳立著一個白色水塔，其中裝著約120萬公升的水，在主引擎點火前的6.6秒，這些水高速噴入火箭下方的區域，在41秒內噴完，噪音的能量讓這些水由液態轉為氣態，使得原先發射時的200分貝噪音降低到142 分貝，符合航太總署（NASA）的發射規範145分貝。

科學有趣，教學也應同樣有趣。柏格教授和我談得正歡，卻要去上課，我就跟著去坐在最後一排，他的課不僅馬大學生選修，還有附近小學的高年級資優生跑來聽課。當天他做的是聲音頻率高低的測試，年紀大的人通常聽不到高頻的聲音，那天柏格教授使用教室前方的儀器發出一個單音，從低頻逐漸調到高頻，在低頻時先問大家能否聽到？我們都舉手，但等聲音頻率越來越高，我感覺聲音越來越細，最終聽不到時我就放下手，大家陸續都放下手了，只有前排的三個小學生手一直舉得高高的，柏格教授從儀器後方探出頭來，說：「還聽得到？」三個小朋友拚命點頭，柏格教授蹲下身去調整儀器，探頭出來再問：「還聽得到？」三個人還是高高舉手，這時柏格教授站起身來，手上拿著電線插頭，說：「我把插頭都拔了，你們還聽得到？」

我想這些小朋友會留下終生難忘的聲波體驗。

關於封面

你是否還記得學生時代第一次在生物實驗課做的電泳實驗？當觀察到洋菜膠上呈現模糊的方格顏色時，好像也獲得知識帶來的喜悅。本期介紹了次世代定序，以及過去認為可能無用的非編碼RNA，實際上有其他功能。直至今日，生命科學領域仍不斷往前，我們是否有機會破解並掌握最終的生命密碼全貌？

專題報導 FEATURES

生物科技
26 健保3億助攻！不可不知的次世代定序10件事
採訪、整理／陳碩甫

32 次世代定序打造癌症預測器
文／莊樹諄

生物學
38 無用RNA竟是抗癌新星
文／鮑爾（Phlip Ball）

醫學
48 瞄準癌症、饒過病人
文／馬德胡蘇達南（Jyoti Madhusoodanan）

56 從致命到可控：攝護腺癌治療的新解
文／加尼克（Marc B. Garnick）

數學
62 倒數2030，量子電腦與晶格加密的頂尖對決
文／休士頓－愛德華斯（Kelsey Houston-Edwards）

健康
74 來一點有益健康的寧靜吧
文／希爾伯納（Joanne Silberner）

演化
84 從恐龍到貓頭鷹——羽毛的秘密
文／哈比（Michael B. Habib）

物理學
96 奇異金屬，未來科技的基石
文／內特爾森（Douglas Natelson）


科學人新聞 NEWS SCAN

12 七大生物奇觀：週期蟬現身｜做筆記時，手寫好？打字好？｜越熱越開花？｜DNA 也會計算｜雲做的皇冠｜流浪雙天體


行家領路 GUIDES

6 總編輯的話
聲音——最不起眼的毀滅力量
文／孫維新

8 科學人觀點
從先天條件看長壽婆為何多過長壽公?
文／曾志朗

10 我是企業家，也是科學人
我想救人，這是我的一個夢——專訪台塑生醫董事長王瑞瑜
採訪／林詠翔、整理／袁珮閎


思想漫遊 COLUMNS

21 機器思維
霍爾邏輯發明人（一）
文／林一平

24 科學棋談
當密碼攻防遇上量子電腦
文／張瑞棋

114 知識搖籃
羽毛、鳥喙和其他 ――關於鳥類的黑科技
文／黃貞祥

116 從生命起源，到人類行為
整理／陳碩甫


時事解析 COMMENTS

104 專家看新聞
人體是個百寶袋
文／布魯克夏爾（Bethany Brookshire）

105 健康與科學
緩和醫療提供整合身心照護
文／丹維斯（Lydia Denworth）

107 科學焦點
拖延的毒物管制法，背後拖著1700萬條人命
文／歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

108 宇宙奧妙
當我們找到地球2.0，下一步是什麼？
文／彼萊特（Phil Plait）

110 攸關心智
小目標策略 成功人士的理想實踐
文／雷伊（Aneesh Rai）、沙里夫（Marissa Sharif）、張（Edward Chang）、米爾克曼（Katy Milkman）、達克沃斯（Angela Duckworth）

112 圖表會說話
飛蛾撲火的誘惑 
文／斯蒂克斯（Gary Stix）、繪圖／史密斯（Immy Smith）

《科學人》雜誌－全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎！身為全球科普雜誌的第一品牌，《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢，除生命演化及天文奧秘的探索外，也包括成就未來經濟創新的各種工具：「NBIC，Nano-Bio-Info-Cogno（奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技）」，及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外，台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上，藉由淺顯易懂的編輯呈現方式，帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年！15年來，在「廣」的方面，《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究；而在「精」的方面，《科學人》推出15週年特別獻禮：「博學誌」系列文集，滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問，時間為何物？（2016/9/20全新出版） 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦（2016/10/20修訂版）  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美（2016/11/20修訂版） 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活（2016/12/20全新出版） 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為（2017/1/20全新出版）金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀