NEWTON牛頓科學雜誌 6月號/2017 第116期：阿...

為何發病？新藥開發的現況為何？
阿茲海默症 最新研究

現在，說到患者人數有非常顯著增加的疾病，那就是「阿茲海默症」（Alzheimer's disease）了。阿茲海默症簡單的說就是因為腦內堆積「像是垃圾般的廢物」，導致腦神經元死亡，而漸漸失去記憶和思考能力等功能的疾病。現在，全世界罹患阿茲海默症的人數達3000萬人，根據推估該數字在2050年時，將會超過8000萬人。

在此之前，阿茲海默症被認為是「不治之症」。但是現在研究者已經找到解決的線索。藉由開發能在早期診斷出阿茲海默症發病可能性的手法，以及研究可有效除去堆積在腦內之「廢物」的藥物，研究者們認為未來可望在阿茲海默症發病之前就已經停止阿茲海默症的進行。為什麼有些人年紀一大，就會罹患阿茲海默症呢？治療阿茲海默症的劃時代新藥何時會問世呢？

阿茲海默症簡單的說就是腦內堆積「乙型類澱粉蛋白」（β-amyloid, Aβ,beta amyloid）、「濤蛋白」（tau protein）等有害「廢物」，使得與學習、記憶相關的神經細胞（也稱神經元，neuron）死亡，導致記憶喪失，思考能力衰退的疾病。目前已經闡明「廢物」的堆積是在阿茲海默症發病的10〜20年前就已經開始了，在阿茲海默症發病的階段，腦內的廢物堆積已經達到一種極限。換句話說，年紀超過40歲之後，阿茲海默症其實已經像賊一般的悄然而至。絕對不能輕忽認為這是高齡者的疾病。

一提到阿茲海默症，幾乎就會同時聽到「失智症」（dementia）這個名詞。所謂失智症係指「因神經元（神經細胞）功能惡化甚至死亡，導致不僅是記憶力，連思考能力和行動能力都喪失，已經嚴重到妨礙日常生活和活動的狀態」。而引起這種失智症的最普遍原因就是「阿茲海默症」。

如今，失智症的患者人數急遽增加。根據衛生福利部（民國100年）委託台灣失智症協會所做的調查結果，以及內政部105年9月人口統計資料估算：台灣65歲以上老人約300萬人，其中65歲以上的老人每13人即有1位失智者，而80歲以上的老人則每5人即有1位失智者。該問題不只是發生在台灣，全世界的失智症患者在2016年約4700萬人，根據預測2050年將超過1億人。醫療費用的增加勢必無法避免，並將造成社會性和經濟性方面的莫大負擔。

在根治阿茲海默症方面，還有一件不可或缺的要項就是「早期發現、早期治療」。在此之前，並無很容易便能獲知乙型類澱粉蛋白在腦內堆積到何種程度的方法。但是如今藉由已開發的「類澱粉蛋白正子斷層掃描」（amyloid Positron Emission Tomography，amyloid PET）、「濤蛋白正子斷層掃描」等將腦內予以成像的手法，能夠得知腦內的廢物堆積在「何處」以及「堆積量多寡」。

現在，全世界各國的研究單位仍不斷探索更卓越的生物標記。生物標記的開發不僅關係著阿茲海默症的早期發現，也與更進一步提高創藥研究的速度息息相關。倘若因為開發出優秀的生物標記，而能實現阿茲海默症的早期發現、早期治療的話，那麼距離阿茲海默症不再是不治之症的時代應該就不遠了。

在「碳科學系列報導」中，將分4次介紹或成鏈狀、或成環狀，可形成各式各樣物質的「碳」（carbon）。

作為鉛筆芯等的「石墨」（graphite）和被視為寶石的「鑽石」（diamond），兩者都是碳（C）所構成的晶體。石墨是黑色、不透明、柔軟的物質。而鑽石一般是透明無色的，極為堅硬的物質。同樣都是碳所構成的晶體，為什麼會產生如此截然不同的性質呢？接下來，就讓我們來認識碳所構成的各種物質吧！

天然石墨是一種礦物。跟炭等一樣，都是深埋地裡的古生物遺骸經過漫長歲月而質變，最後變成石墨。石墨是可耐高溫的素材原料，也用來製作模具、碳電極（carbon electrode）、電池的負極、潤滑劑、鉛筆芯等。天然石墨中除了碳之外，還含有許多雜質，因此純度高的人造石墨是合成自石油和煤等。

天然鑽石是從一種火成岩──角礫雲母橄欖岩（俗稱慶伯利岩；kimberlite）中發現的。將天然鑽石的一部分切磋琢磨成各種形狀，就變成了寶石。將石墨等施以高溫高壓，即可合成出人造鑽石（artificial diamond）。人造鑽石幾乎都用在工業上，例如：切割玻璃用的刀刃、切削堅硬金屬等的刀刃、鑽頭、磨刀石研磨劑等。

像石墨和鑽石這種，由相同元素所構成性質迥異的物質稱為「同素異形體」（allotrope）。同素異形體的性質差異乃在於原子的鍵結方式、晶體的結構不同所致。又，石墨烯和奈米碳管也是碳的同素異形體。

從人類開始用火以來，碳（C）就與我們的生活分不開了，因為乾餾木材時所形成的木炭，其主要成分就是碳。人類使用木炭在洞穴中作畫，也用木炭來化妝，而木炭更是烹飪時所使用的燃料。

但是木炭成分是元素之一，則是直到18世紀末才闡明。因為在此之前，人們一直不清楚物體燃燒這樣的現象究竟是如何發生的。

鉛筆芯可以說是最貼近我們生活的一種石墨。鉛筆芯可以寫字的理由與石墨的結構有關。
石墨的結構是碳原子所形成的膜堆疊成層狀（右邊大插圖）。1片碳原子膜係成正六邊形的網眼結構（六邊形呈蜂巢晶格的平面薄膜），厚度只有1個碳原子厚。該碳原子膜稱為「石墨烯」（graphene）。

石墨烯的碳原子是1個碳原子與3個碳原子以共價鍵鍵結在一起（請參考97頁）。另一方面，石墨烯彼此則是以「凡得瓦力」（van der Waals force）結合在一起。凡得瓦力是作用於分子之間的一種微弱靜電力。鉛筆芯之所以能夠不把紙劃破地畫線，或是將紙塗黑，全都是因為石墨烯彼此間的結合力非常薄弱，很容易剝離的緣故。

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