仿生科技是一門「師法自然」的應用科學,人類藉著對自然界生物和現象的療解,觀察生物適應環境的有效方法,以及探索大自然中存在的各種現象對生物的影響,研究其原理,並且將之應用在儀器、設備的研發,對增進人類生活品質,提高工作效率發揮莫大助益。
舉例來說,既古老又具代表性的仿生工具─飛機,萊特兄弟看見鳥的飛翔,依照其原理發明了最早能飛的飛機,科學家觀察蝙蝠的飛行與聲波使用,改進了雷達系統,英國的船隻在船尾加裝類鰭裝置,降低船隻轉彎時的距離,減少轉彎時間,由海豚的回音定位,改良聲納技術以防止干擾,仿鯊魚皮設計的泳裝,增快在水中的速度,觀察蓮葉構造,發展出奈米馬桶和不沾污的牆壁塗料,觀察野外會沾上衣服的芒刺,而製造出魔鬼沾,現在還想模仿超強韌的蜘蛛絲,製造高強度的繩索與醫用縫線,除此,還想將之能吸收外力截斷外力而不易損壞的特性運用在改良建築結構。
運用仿生科技所製造出來的工具設備的確既迷人又實用,近年來生醫科學更廣泛將之運用在研究各種疾病之防治和再生醫學的領域裡。例如:研究人工視網膜晶片、人工耳,甚至在人腦中植入晶片治療癲癇,阿茲海默氏症等疾病,未來還希望能成功在人體血管內放入極微小的偵測器,去檢測體內異常病變,期能達到自我診斷,甚至自我治療的功能。
仿生科技實在是令人神往的新領域。如果說生物優質性轉錄有仿生科技的影子,這個說法是正確的。不過,仿生科技的成品我們看得到、觸摸得到,而生物優質性轉錄卻必須靠感覺靠體驗,它實際上是運用了仿生科技的精神。
老年性黃斑部病變和糖尿病視網膜病變二者一直是造成失明的主要原因,此二類患者如果曾經視網膜剝離,做過多次雷射手術,或雷射補強點過多,大多數會有視野缺損和視野內部分區塊產生顏色解析度模糊或只剩下單一色系的症狀。會造成這種現象的主要原因是網膜剝離後,色素上皮細胞死亡,光受體無法從上皮細胞獲得營養而逐漸喪失感光的能力。
在色素性視網膜炎發生的過程中,從網膜上可見到紅黑色斑點(色素沉積)。這是因為該處的光受體細胞,色素上皮細胞死亡,而無法接收光線,情況嚴重時,連黃斑部的光受體細胞也會死亡,最終失明。
■視網膜上分布色素上皮細胞
光受體(又稱視覺細胞)像釘子般插入色素上皮細胞
1. 視椎細胞
(1)藍視椎,佔5~10%,只分布在小窩之外。
(2)綠視椎,佔45%
(3)紅視椎,佔45% 網膜最中心(小窩)密度最高
2. 視桿細胞
有光線的環境看清物體由視椎細胞調控,暗黑狀態下看清物體由視桿細胞調控。
三種視椎細胞所接受的光波長度並不相同,根據進入眼中之光波長及強度的組合,人類眼睛據稱可辨識數百萬色。如果視野發生缺損或辨識顏色的能力轉弱時,就必須懷疑是大量受光體死亡,應做立即處置。
施瑞納(Eberhart Zrenner)德國杜賓根大學眼科研究所教授,也是眼科醫生暨網膜生理學家,他領導的團隊專門研發不依靠外部電刺激類型的人工網膜,目前已進展到臨床試驗階段。這項消息傳出,對失明患者而言是莫大鼓舞。但是從臨床成功到技術轉移到全球失明人口都能受惠,還需要極漫長的時間等待和醫療資金的籌措,因為並不便宜。
我們希望在這之前能夠先努力做一些什麼?當然,想盡一切辦法讓黃斑部病變患者的眼睛延長使用期限,才是我們應該更積極努力的事,而不是安心放棄努力,心想即使失明了,還可以裝置人工網膜,人工網膜應該是備而不用的高科技,應該是用來拯救已經失明的患者,而不是為未來可能會失明的患者做準備。幸運地,有更好的消息傳出,除了人工網膜晶片的研究邁向臨床試驗,在再生醫療方面,製造網膜細胞移植給有失明之虞的患者的臨床試驗也在進行中了,美國先進細胞科技公司藍撒(Robert Lanza)博士等人使用人類ES細胞在試管內轉變成網膜細胞,再移植到病患的網膜下。被移植的網膜細胞,並沒有發生異常增殖或排斥反應,而且,確認了移植後視力回復。
分子共振療法中生物優質性轉錄技術充分運用了仿生學的精神,在大自然界也找到變色龍。自然界有許多會變色的生物,但是都沒有變色龍來得瑰麗多變化,我深深覺得保護生物體不受傷害的皮膚細胞,雖然僅薄薄的一層,卻蘊藏著許多生物演化過程中尚未被解開的密碼。
紐約康奈爾大學生物系的安德森解釋變色龍的變色原理:
變色龍有三層色素細胞,最深的一層由載黑素細胞構成,中間層是由鳥嘌呤細胞構成,主要功能是調控暗藍色素,最外層細胞是黃色素和紅色素,這三層細胞因神經學調控機制,可在各層之間交融變換,使變色龍的顏色產生多種變化。拉克斯沃斯是一位資深爬行動物專家,他說:變色龍變換體色通常只需20秒。變色龍是根據所處的環境色系來轉變顏色的,也就是說,不同波長和強度的光經由變色龍眼睛內的光受體轉換成電訊符號,由大腦接受訊息後,經神經傳達指令至皮膚細胞而產生變色的機制。
有一個案例是:
糖尿病視網膜病變患者,曾因網膜剝離,經多次雷射手術,和針劑治療,仍維持視野內物體扭曲變形現象及左側視野缺損、遠方出現斷層、部分區域單一色系。後來因突發視力中心出現黑影請我協助,當時立即使用武靴葉和臟器合併共振,使黑影消失。
將變色龍做為改善光受體和色素上皮細胞的元素是在改善了視力扭曲變形的影像後才加入的,而且因為患者的色素上皮細胞已大量死亡,因此,如何強化現存細胞,讓已經生病的細胞再健康起來,光受體才能發揮作用,是必須先解決的課題,而石斛蘭金皇一號在這方面幫了很大的忙,金皇一號兩年後才能量產上市,時間緊迫,我們等不了那麼久,當然也是採用圖片分子共振。
我覺得變色龍的皮膚色素細胞和人類網膜細胞非常類似,雖然沒有綠視椎,但藍色素和黃色素融合後即可以表現綠色。如果科學家願意做一個相關研究,就是變色龍的皮膚色素細胞和其網膜細胞有沒有相同的構造,就好像長久以來,我們都不知道胰臟細胞竟然也有與舌頭細胞上相同形狀的甜味受體。
從變色龍的案例,生物優質性轉錄的技術運用了仿生學的觀念,卻和仿生科技的呈現方式不同,仿生科技利用仿生原理研發出有形的儀器和設備,有些可量產,成本低廉,有的則非常昂貴,有些因為國家、商業等因素不能公開,有的僅在特定的情況下才能被使用。我過去曾在TED的演說影片裡看到一位軍人背著一副運用仿生科技研發的人體外骨骼,有了它,可以讓這位軍人毫不費力地背著200磅的物資行走,戰爭時,在空投物資和車輛無法到達的地區,這種人體外骨骼在大量物資輸送方面極富價值。不過,在許多災難的救援救難現場,我們並沒有看到這項設備被運用。
生物優質性轉錄在醫療的領域裡,有時無法像仿生科技產品、再生醫療技術一般能達到持久有效的作用,但是在它們還未成功地應用在人類療癒前,生物優質性轉錄可以貢獻微薄的力量,我們希望有更多相關專業人才投入研究,以延長身體組織的使用期限,讓病人過著更有品質的生活,才有本錢等待仿生科技和再生醫療成功研發出救助自己疾病的方法。
本文作者:胡友寧
辰光理療中心負責人
中華形意結構推拿研究會教育執行長