故事，要从 2015 年说起……

新冠肺炎、SARS、MERS，都是由冠状病毒引发的疾病。2015 年，南韩爆发  MERS 疫情，台湾政府也忧心忡忡。旅居美国多年的胡哲铭，正好回到台湾中研院，因缘际会下，他和台大兽医系、美国德州大学跨国合作，以奈米粒子模仿 MERS 冠状病毒外型，共同研发 MERS 疫苗。

但病毒、疫苗，怎么会和奈米粒子扯上关系？

「想想看，人类的免疫系统经过漫长演化，已经非常发达，仍常常逃不过病毒的感染。」胡哲铭说：「但从另一个角度来说，免疫系统被训练了这么久，对於病毒的构造很有反应、很会辨识。」

因此，人类很早就把活病毒减毒，或是死病毒碎片制成疫苗，用来刺激免疫系统，产生抗体与细胞免疫，训练免疫系统「记住」病毒！

传统疫苗的局限

然而，传统的疫苗有很多局限，比如说：减毒的活病毒破坏少、免疫系统反应好，但毕竟病毒是活的，仍有些许风险。

死病毒的碎片制成疫苗，虽然安全，但病毒已大大破坏，只能刺激产生抗体免疫，杀手 T 细胞不太能辨识。但细胞免疫很重要，如果有人被病毒感染，体内有几亿只病毒，靠抗体虽然能消灭 99%，但只要有一、两只突变，变成漏网之鱼，抗体就没办法辨识，必须依靠杀手 T 细胞出面。

还有用病毒的蛋白质抗原，混合一些刺激免疫因子 (称为佐剂) 制成的疫苗，进入体内后，因为刺激免疫因子的分子太小，免疫系统都还没认出抗原，分子已经先在全身乱跑，可能引起发炎或发烧反应……

胡哲铭提出新构想：

奈米疫苗：模仿病毒大作战

但理想很丰满，现实却很骨感……

以往奈米技术只能做成实心粒子，无法像病毒一样中空。其实，光要做出头发直径的万分之一、大约 100 奈米大小的实心粒子已经非常困难。

「我们当时真的竭尽脑汁，思考怎样做出一个逼近病毒原样的中空粒子？」最后胡哲铭想到一种技术：双乳化法。

制作原理简单说：应用水、油互不相溶的特性，制作一颗颗中空奈米粒子，让粒子内部充满刺激免疫因子，表面薄壳黏上蛋白质抗原，模仿冠状病毒的皇冠样突起。

双乳化法不是新技术，人们常常用它制作必须中空、可包裹东西的微小粒子，例如药物、食品或化妆品等等，但过去制作的粒子直径大约 10 微米，比病毒粒子大上百倍。可别小看只是缩小 100 倍，难度将直线攀升！

试想，在正常的尺度下，拿一点水倒入一杯油里，用力摇一摇，也可产生很多小水珠在油中悬浮。但水珠越小，表面张力越大，状态不稳定，很快就会聚集成为更大的水珠。

「更别说这些 100 奈米的水珠，表面张力大到不可思议。一弄不好，让水全部聚在一起，油也全部聚在一起，根本做不出东西。」他解释。

他花很多精神仔细改良每个环节，不管是施加的能量、溶剂浓度和分子大小等。历经三年奋战，终於成功制造出足以模仿 MERS 病毒的「薄壳中空奈米粒子」，粒子内部装入强效佐剂，并模仿冠状病毒表面的「皇冠样突起」，在粒子的表面覆上「蛋白质冠」，制成「MERS 奈米疫苗」。

MERS 疫苗成功诱导免疫系统攻击病毒

他将制作成功的 MERS 奈米疫苗注入小鼠身上。结果发现，小鼠体内可产生抗体长达 300 天，也会强化杀手 T 细胞！当杀手 T 细胞将奈米疫苗视为病毒吞下，会被里面的刺激免疫因子刺激，认得这些「病毒」，下次再受到感染，就能快速发动攻击，有效毒杀病毒，达到百分之百的动物存活率。研究成果於 2019 年刊登在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊，并已申请多国专利。

运用相同的技术，胡哲铭和许多中研院内外单位合作研发流感、B 肝或癌症奈米疫苗，或是将药物装入奈米粒子里，让它帮忙送到癌细胞所在处并释放。面对来势汹汹的新冠病毒，这些宝贵经验皆有助於破解当前难题。

从 SARS、 MERS 到新冠肺炎

新冠肺炎、SARS 和 MERS 源於不同的冠状病毒，三者抗原不会完全一样，疫苗当然必须按照新冠病毒的 RNA 序列重新设计，细胞检测、小鼠实验也要打掉重练。

但三者均是冠状病毒，既然是「表亲」，过去研发 MERS 或 SARS 疫苗的现象也可能出现在新冠疫苗上。例如：过去在动物模式的测试中发现，如果使用的抗原不够精准，产生的抗体可能无法中和病毒，甚至可能让病毒更快速的感染细胞，胡哲铭研发的奈米疫苗即在避免此种免疫不完全的情况。

其次，T 细胞在对抗病毒的过程中，往往一分为二，分为 TH1 型与 TH2 型细胞，如果疫苗倾向引发 TH2 型细胞产生抗体，当小鼠遇上病毒，可能产生过敏的反应。当前疫苗的研究，必须想办法让两种 T 细胞的反应处於平衡状态。

凭藉冠状病毒疫苗研究之经验，2020 年初，新冠状病毒疫情爆发时，胡哲铭便以「跨部会疫苗合作平台」的召集人身份，积极投入疫苗的研发工作。在与台大兽医系陈慧文老师合作下，目前此合作团队已制备多项候选疫苗，施打在老鼠身上也已确认可以有效产生抗体。未来，在跨部会团队的合作下，即将在可感染新冠病毒的小鼠模型中证明奈米疫苗的保护力，进行下一阶段的测试。

全世界如胡哲铭的疫苗研究者皆已站上防疫最前线，努力与诡诈多变的病毒抢时间，为全人类的未来做好万全准备。

为什么会想到用奈米粒子模仿冠状病毒？

其实，这是我之前在美国研究的延伸。我十三岁到美国念书，大学读生物工程，开始接触生物医学、奈米医学。

许多人可能不了解奈米和医学有什么关系，其实在我们身体里就有各式各样的奈米粒子，负责传递讯息或养分，像细胞与细胞之间是用约 100 奈米的粒子沟通，有些不溶於水的分子，如油脂、胆固醇等等，在身体里也是奈米粒子。

我在念博士后时，开始研究一个特别的生技平台：用细胞膜包覆奈米粒子，使它产生类似细胞的特性，像是在奈米粒子外面包覆红血球细胞膜，好像穿上迷彩服，不容易被免疫细胞发现与消灭，就能延长待在动物体内的时间。还有将血小板的细胞膜包覆在奈米粒子上，再让奈米粒子把药物运到心脏损伤的部位。

一开始怎么想到用仿生的概念做奈米粒子？

其实是因为……没钱！！(苦笑)

一般人想像中，美国实验室应该经费充裕、设备新颖，但当时我们的实验室经费不多，只能用些便宜或老旧的机器。有一阵子，许多人尝试在奈米粒子外层黏一些特殊材料，像是抗体。当我打电话去询价时，对方回说要三千美金，我们的实验室根本买不起。

无法跟别人一样进行最新的研究，我的压力很大，被迫要找其他办法，思考另找便宜的材料，后来灵机一动，想到可以把动物细胞膜黏到奈米粒子上。於是我就跑去找隔壁的实验室商量，请他们把牺牲的死老鼠留给我，让我抽取血液细胞。

后来，隔壁实验室请我去拿老鼠，却为时已晚，老鼠的血液已经凝固了，我只好拜托对方下次早点通知。最后我终於取出老鼠血液细胞、取下细胞膜，黏在奈米粒子上，材料费几乎是零。

真是穷则变、变则通啊！虽然经费不足，反而激发创意。

可是我当初拿这个生技平台去发表论文时，却曾有人笑：「怎么会把细胞膜黏到奈米粒子上？真是笨点子！」但我没有理会这些批评，继续前进，最终发现这个平台的应用性很强，研究成果获登《自然》 (Nature) 期刊。

总之，那时的研究给了我崭新的思维，原来制作奈米粒子时，不需卡在要用什么材质，而是应该想办法让它变成更接近人体内的奈米粒子。回到台湾后，我才会想到模仿病毒制作奈米疫苗。

除了研发过程耗费心力，还有遇到其他印象深刻的事吗？

说真的，这次的点子能够实现，要归功於中研院有先进的设备与仪器。

举例来说，有种研究奈米粒子很重要的器材叫做「冷冻电子显微镜」(Cryo-electron microscopy，简称冷冻电镜)，可用低温观察奈米粒子样本并拍照。一般仪器只能看到粒子外观，粒子内是实心空心，根本分不出来，一定要使用冷冻电镜。

我在美国读博士、博士后时，七年间不断向学校请求使用冷冻电镜，一直不成功。好不容易求到，不料负责的人操作错误，拍出模糊的照片，仍然向我收费一千美金，让我十分傻眼。

但在中研院，冷冻电镜设施及服务皆非常完善周全，在专业的技师协助下，每次都能照到高画质的奈米粒子照片, 让我们能把奈米粒子极细微的差异观察得非常清楚，然后反覆进行制程的优化，才能顺利研发成功。

您从小在美国受教育，对台湾的科学教育有哪些看法呢？

我确实有很多看法！(很认真) 台湾的学术硬体资源、环境，以及人才绝对是世界级的，但在自我表达以及沟通上仍有进步的空间。

因为台湾教育重视儒家思想、尊师重道，习惯只讲缺点、不谈优点。虽然谦虚是美德，但久了学生常缺乏自信，面对师长不太敢表达自己的想法，科学讨论的风气不盛。

在美国时，虽然我身边的伙伴都是来自不同国家、背景和语系，但在这种多元的环境下反而没有阶级的包袱，我们会花许多时间沟通，一起把事情做好。

反观在台湾，虽然大家都讲同样语言， 也有相对类似的背景，但却感觉很忌讳沟通。很多时候大家怕讲错话，怕违逆师长想法， 或怕自己的想法被批评。这些顾虑是学习与科学交流上最大的阻碍， 也很难激发对科研的热情。

所以我蛮鼓励学生要培养自信，不要怕表达、不要怕问问题，多讨论才能激发创意，同时也鼓励老师们多给学生讨论以及培养自信的机会。