109 高普考普通考試 衛生技術 生物技術學概要 考古題詳解
第 一 題20 分
抗體（antibody）是由 B 淋巴球製造的免疫球蛋白（immunoglobulin），其結構是由 2 條輕鏈（light chain）及 2 條重鏈（heavy chain）組合而成的醣蛋白。每一個 B 細胞只能生產辨識單一特定抗原的抗體，抗體所能辨識之抗原種類與抗原結合位則由輕鏈與重鏈的變異區（variable region）中的高度變異區（hypervariable region；complementarity-determining region, CDR）所決定。試回答下列問題：
（一）人體約可產生 種不同的抗體，每一種抗體都可以辨識特定抗原，因此幾乎所有微生物皆可誘發特定 B 細胞之特異性免疫反應。既然「每一個 B 細胞只能生產辨識單一特定抗原的抗體」，試說明形成上述免疫系統抗體多樣性（antibody diversity）的分子機制。
（二）人體一旦遭 A 細菌感染時，免疫系統會選殖且大量增殖具有分泌辨識 A 細菌特定抗原能力、足以對抗其感染的 B 細胞，試說明該株落選擇（clonal selection）之過程。
（三）承（二），說明該 B 細胞被選殖並大量增殖後，進行抗體親和力成熟（affinity maturation）之分子機制與生理意義。
（四）請說明同種抗體（isotype）、異型抗體（allotype）以及異種抗體（idiotype）之定義與差異。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查抗體多樣性的形成、抗原如何選殖特定 B 細胞、抗體親和力成熟，以及抗體的三種抗原性分類。作答時先分清楚兩個階段：
- 抗原尚未進入前：B 細胞透過基因重組與多樣化機制，預先形成大量不同的 B 細胞受體（B-cell receptor, BCR）。
- 抗原進入後：抗原選中能與其結合的 B 細胞，該細胞增殖、分化，並經體細胞高突變與選擇，提高抗體親和力。
解題方法
（一）抗體多樣性的分子機制
抗體多樣性主要在 B 細胞發育時形成，包含下列機制：
-
V(D)J 基因片段重組 免疫球蛋白重鏈基因由 V、D、J 基因片段組成，輕鏈基因由 V、J 片段組成。B 細胞發育時，在 RAG-1、RAG-2 等酵素作用下，分別選取並重組各類片段，形成不同的可變區基因組合。重鏈及輕鏈各自重組後再配對，進一步增加抗體種類。
-
接合處多樣性 V、D、J 片段接合時，核苷酸可被隨機刪除或加入。末端去氧核苷酸轉移酶（TdT）可在接合處加入非模板核苷酸，形成具有差異的接合序列。此機制對 CDR3 的多樣性尤其重要。
-
輕鏈與重鏈的隨機配對 不同重鏈與不同輕鏈組合，可產生更多種抗原結合部位。
-
體細胞高突變 B 細胞活化後，在生發中心中，免疫球蛋白可變區基因會累積點突變，產生更多變異抗體。此機制同時是後續親和力成熟的基礎。
-
抗體類別轉換 類別轉換重組會改變重鏈的恆定區，使抗體由 IgM 轉為 IgG、IgA 或 IgE 等不同類別，改變效應功能。它主要改變抗體類別與功能，不改變抗原結合特異性，因此不是形成新抗原辨識特異性的主要機制。
（二）克隆選擇過程
- 預先存在多種 B 細胞克隆：每個成熟 B 細胞表現具特定抗原結合特異性的 BCR。
- 抗原辨識與選擇：A 細菌的抗原與具有相應 BCR 的 B 細胞結合，該細胞因此被選中。
- 活化與協同刺激：B 細胞攝取抗原、處理後以 MHC II 呈現胜肽，並接受具相同抗原特異性的輔助型 T 細胞提供的協助，例如 CD40–CD40L 訊號及細胞激素。
- 克隆增殖與分化：被選中的 B 細胞增殖，形成具有相同抗原辨識特異性的克隆；部分分化為分泌抗體的漿細胞，部分成為記憶 B 細胞。
- 抗體清除抗原：漿細胞分泌能結合 A 細菌相關抗原的抗體，協助中和、調理作用及活化補體等免疫效應。
克隆選擇的重點是：抗原選擇已存在且具有相應受體的 B 細胞，不是指抗原指示 B 細胞重新製造特定的受體。
（三）親和力成熟的分子機制與生理意義
分子機制
第 二 題20 分
人類蛋白質 L 是一種分子量 66 kDa、由免疫細胞分泌的醣蛋白（glycoprotein）。科學家嘗試利用大腸桿菌、酵母菌與昆蟲細胞生產蛋白質 L，但都無法成功生產帶有完整功能的蛋白質 L。經過多次實驗，科學家發現只能利用 COS 或 CHO 等哺乳類動物細胞株（cell line）表現具有功能的蛋白質 L。最近，該科學家又發現可利用植物細胞為生物反應器（bioreactor），生產具有功能的蛋白質 L。請據以回答下列問題：
（一）試說明何謂細胞株？（7 分）
（二）試說明何謂醣蛋白？（7 分）
（三）試推測並說明該科學家無法利用大腸桿菌、酵母菌與昆蟲細胞，成功生產表現帶有完整功能之蛋白質 L 的原因。（6 分）
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查細胞株與醣蛋白的基本定義，以及不同宿主細胞執行蛋白質翻譯後修飾的能力。蛋白質的胺基酸序列相同，並不代表其摺疊、醣鏈組成與生物活性也相同；若蛋白質的功能仰賴特定醣基化及成熟加工，宿主細胞是否具備相應機制便是關鍵。
解題方法
先界定「細胞株」與「醣蛋白」，再從蛋白質 L 的特性推論宿主差異：題目指出 L 是免疫細胞分泌的醣蛋白，且只有哺乳類細胞能產生完整功能，表示功能所需的加工很可能依賴哺乳類細胞的蛋白質摺疊、醣基化或其他翻譯後修飾。非哺乳類宿主雖能表現蛋白質，卻未必能完成相同的加工。
（一）細胞株
**定義：**細胞株是由原代細胞經分離、培養與傳代所建立，能在體外持續增殖，並具有相對穩定生長特性的一群細胞。常用的細胞株包括 COS、CHO 等。
細胞株可經有限次數傳代；若細胞經轉化或其他變化而獲得持續增殖能力，則可形成可無限傳代的連續細胞株。實驗使用的細胞株通常具有特定來源與表現特性，適合用於蛋白質表現、藥物研究或細胞功能分析。
**作答重點：**交代細胞由原代培養建立、可傳代增殖，並具有相對穩定特性；COS、CHO 是哺乳類細胞株的例子。
（二）醣蛋白
**定義：**醣蛋白是蛋白質分子上共價連接一個或多個醣鏈的蛋白質。醣鏈通常在蛋白質合成後，由細胞內酵素進行醣基化加工。
常見的醣鏈連接方式包括：
- **N-連接型醣基化：**醣鏈連接至天門冬醯胺（Asn）側鏈，常見於 Asn-X-Ser/Thr 序列中的 Asn（X 通常不是脯胺酸）。
- **O-連接型醣基化：**醣鏈連接至絲胺酸（Ser）或蘇胺酸（Thr）側鏈的氧原子。
醣鏈可影響蛋白質的正確摺疊、穩定性、溶解度、細胞內運輸與分泌，也可能影響其與受體或其他分子的結合及生物活性。因此，醣鏈不只是附加的結構，也可能是蛋白質功能所需的一部分。
（三）不同宿主無法產生具有完整功能之蛋白質 L 的原因
第 三 題20 分
試回答下列問題：
（一）何謂 DNA 變性作用（DNA denaturation）？（5 分）
（二）試畫出完整之 DNA 變性曲線（DNA denaturation curve），並說明之。（5 分）
（三）承（二），何謂 DNA 變性作用過程中的 值？（5 分）
（四）說明影響 DNA 解鏈溫度 值的因素。（5 分）
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查 DNA 雙股結構受熱或化學條件改變時的解鏈現象、變性曲線的判讀，以及影響解鏈溫度 的因素。雙股 DNA 的兩股以互補鹼基間的氫鍵及鹼基堆疊作用維持穩定；變性時，兩股分離，DNA 的紫外光吸收值也會改變。
（一）DNA 變性作用
DNA 變性（DNA denaturation）是指雙股 DNA 的雙螺旋結構受熱、極端酸鹼值或變性化學物質等影響，使兩股間的氫鍵及鹼基堆疊作用被破壞，DNA 由雙股解離為單股的過程。
變性主要破壞維持兩股結合的非共價作用力，通常不會切斷 DNA 骨架上的磷酸二酯鍵，因此 DNA 的核苷酸序列與共價骨架仍保留。DNA 變性後，鹼基較多暴露於溶液中，紫外光吸收值上升，稱為增色效應（hyperchromic effect）。
（二）DNA 變性曲線及說明
以溫度為橫軸、DNA 在 的吸光值為縱軸，完整變性曲線如下：
A260
↑
│ ─────────────
│ ____ 完全變性：單股 DNA
│ ___/
│ ___/
│ ____/
│ ____/ ← 變性轉換區
│───────────────____/ 原生雙股 DNA
│
└────────────────────────────────────────→ 溫度
│
Tm
低溫時，DNA 大多維持雙股狀態，吸光值較低。隨溫度升高，鹼基堆疊與股間作用逐漸被破壞，DNA 開始解鏈，吸光值快速上升；當 DNA 幾乎完全變性為單股時，吸光值達到較高的平台。雙股解離造成的吸光值上升即為增色效應。
（三） 值的意義
（melting temperature，熔解溫度或解鏈溫度）是 DNA 變性過程中，一半 DNA 分子處於雙股狀態、另一半處於單股狀態時的溫度。
第 四 題20 分
癌症多年來高居國人十大疾病死因之首，因此研發有效之新穎療法一直是研究焦點。目前除手術、化學藥物、放射毒殺、標靶治療等療法之外，CAR-T 細胞免疫療法於 2017 年通過美國政府核准，正式應用於臨床的免疫細胞療法成為治癒癌症的新希望。試回答下列問題：
（一）何謂嵌合抗原受體 T 細胞（chimeric antigen receptor T-Cell, CAR-T）以及其在癌症治療上之應用。（10 分）
（二）說明備置 CAR-T 細胞的方法與流程。（10 分）
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查 CAR-T 的構造、抗癌原理與自體 CAR-T 細胞的製備流程。CAR-T 是經基因工程改造的 T 細胞，表面表現嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor, CAR），使其能辨識癌細胞表面的特定抗原，並啟動 T 細胞的殺傷功能。
CAR 通常由細胞外的抗原辨識區、跨膜區，以及細胞內的訊號傳遞區組成。抗原辨識區常取自抗體的單鏈可變區（scFv），能直接結合目標抗原；細胞內則含 CD3ζ 活化訊號區，並常加入 CD28 或 4-1BB 等共刺激區，以增強 T 細胞活化、增殖與存活。
（一）CAR-T 的定義與癌症治療應用
1. 定義與作用原理
CAR-T 是將患者的 T 細胞取出，導入編碼 CAR 的基因，使 T 細胞表面表現能辨識腫瘤相關抗原的人工受體，再將改造後的細胞回輸患者體內。
CAR 的細胞外辨識區與癌細胞表面抗原結合後，細胞內 CD3ζ 與共刺激訊號區會啟動 T 細胞，使其增殖並釋放穿孔素、顆粒酶等細胞毒性物質，進而殺死帶有目標抗原的癌細胞。CAR 直接辨識細胞表面抗原，不需仰賴抗原胜肽經主要組織相容性複合體（MHC）呈現，因此可避開部分腫瘤藉由降低 MHC 表現來逃避免疫監視的機制。
2. 治療應用與限制
CAR-T 主要應用於部分血液癌症，例如表現 CD19 的 B 細胞急性淋巴性白血病及部分 B 細胞淋巴瘤；其他 CAR-T 標的也包括 B 細胞成熟抗原（BCMA），用於部分多發性骨髓瘤。療效取決於癌細胞是否表現目標抗原。
治療須注意細胞激素釋放症候群（cytokine release syndrome, CRS）、神經毒性，以及正常細胞也表現目標抗原所造成的「靶向腫瘤以外」毒性。例如，抗 CD19 CAR-T 可能同時破壞正常 B 細胞，造成 B 細胞減少。實體腫瘤的應用則受到腫瘤抗原異質性、腫瘤微環境抑制及 T 細胞進入腫瘤等因素限制。
（二）CAR-T 細胞的備置方法與流程
1. 自體 CAR-T 製備流程
第 五 題20 分
自 2019 年底，世界衛生組織（WHO）屢次公告由新型冠狀病毒 SARS-CoV-2（severe acute respiratory syndrome Coronavirus 2）感染所引起之新冠肺炎（COVID-19）疫情在全球蔓延的情形。快速檢測篩檢可能之感染者並加以適當隔離治療，是防堵疫情擴散的關鍵策略。試述檢測病毒性感染的實驗室診斷方法與原理。（20 分）
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查病毒感染的實驗室診斷。診斷方法可依檢測標的分為三類：
- 直接檢測病毒或其成分：檢測病毒核酸、病毒抗原，或分離出具感染力的病毒。
- 間接檢測宿主免疫反應：檢測血清中的病毒特異性抗體，推斷近期或既往感染。
- 輔助性檢查：以顯微鏡或組織病理觀察細胞病變等，提供感染線索。
選擇方法須考量感染時程、檢體種類、檢測目的，以及所需的速度與敏感度。急性感染的篩檢通常以核酸檢測或抗原檢測為主；抗體檢測則較適合判斷免疫反應或感染史。
解題方法：依「檢測標的—原理—用途與限制」作答
一、病毒核酸檢測
**原理：**從檢體中萃取病毒核酸，利用核酸擴增或探針雜交，偵測特定病毒基因序列。
- 反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）：適用於 RNA 病毒。先以反轉錄酶將 RNA 轉成互補 DNA（cDNA），再以特異性引子進行 PCR 擴增；即時定量 PCR 可藉螢光訊號監測擴增產物。SARS-CoV-2 即屬 RNA 病毒。
- 等溫核酸擴增法：如環介導等溫擴增（LAMP），在固定溫度下進行核酸擴增，儀器需求較簡單，適合快速檢測。
- 核酸探針或定序：以特異性探針辨認病毒序列，或分析核酸序列；可用於病毒鑑定與基因變異分析。
**用途與限制：**核酸檢測可在抗體形成前直接偵測病毒基因，常用於急性感染診斷；但陽性代表檢體中有目標核酸，不必然表示仍有具感染力的完整病毒。結果亦受檢體採集品質、採檢時點與核酸保存狀況影響。
二、病毒抗原檢測
**原理：**利用抗原與抗體的專一性結合，偵測檢體中的病毒蛋白。常見方法包括酵素免疫分析（EIA／ELISA）、免疫層析快篩，以及螢光免疫分析。
**用途與限制：**抗原檢測操作快速，適合大量篩檢或即時判斷；但敏感度通常低於核酸擴增法，病毒量較低或採檢時點不合適時，可能出現偽陰性。檢測結果須配合臨床症狀與流行病學資訊判讀。