108 高普考高考三級 衛生技術 生物技術學 考古題詳解

核心觀念

本題分成兩個部分：第一部分考法規所列的自體免疫細胞治療種類；第二部分考 CAR-T 的辨識原理與自體細胞製備流程。法規題以命題當年（民國 108 年）​的《特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法》及其附表為準。

CAR-T 是將病人自身的 T 細胞取出，在體外導入嵌合抗原受體（CAR）基因並擴增，再回輸病人體內，使改造後的 T 細胞辨識並攻擊表現特定抗原的癌細胞。CAR 的抗原辨識部分通常不必仰賴主要組織相容性複合體（MHC）呈現抗原胜肽。

解題方法

第一小題先依 107 年修正辦法的「自體免疫細胞治療」項目列出細胞種類，避免把所有六項細胞治療技術混為一談。第二小題則依「受體結構 → 抗原辨識與活化 → 細胞製備與回輸」說明，並特別指出 CAR-T 與一般 T 細胞受體辨識抗原的差異。

（一）目前所開放的自體免疫細胞治療技術

以命題當年法規所列項目為準，自體免疫細胞治療包括：

1. CIK：細胞激素誘導殺手細胞（cytokine-induced killer cells）。
2. NK：自然殺手細胞（natural killer cells）。
3. DC：樹突細胞（dendritic cells）。
4. DC-CIK：樹突細胞與 CIK 細胞合併治療。
5. TIL：腫瘤浸潤淋巴球（tumor-infiltrating lymphocytes）。
6. γδ T 細胞：伽瑪德爾塔 T 細胞之過繼性 T 細胞輸入療法（adoptive T-cell transfer）。

這六類是 107 年修正辦法所開放的細胞治療技術項目；CAR-T 不在上述六類名單之中，不宜把它直接列作該次開放項目。

（二）CAR-T 療法原理及製作流程

1. CAR 的結構與辨識原理

嵌合抗原受體是經基因工程設計、表現在 T 細胞表面的受體，通常包含以下部分：

• 胞外抗原辨識區：常以抗體單鏈可變片段（single-chain variable fragment, scFv）構成，辨識癌細胞表面特定抗原，例如 CD19。
• 鉸鏈區與跨膜區：連接並固定受體於細胞膜上。
• 胞內訊號區：包含 CD3ζ 活化訊號區，通常再搭配 CD28 或 4-1BB 等共刺激區，促進 T 細胞活化、增殖與持續作用。

CAR 的 scFv 直接辨識癌細胞表面抗原，不必像一般 T 細胞受體那樣先辨識由 MHC 呈現的抗原胜肽。因此，CAR-T 可針對腫瘤細胞表面抗原發動細胞毒殺；

核心觀念

本題考查以蛋白質質譜指紋鑑定微生物的原理，以及它與傳統生化鑑定法的比較。MALDI-TOF MS 是基質輔助雷射脫附游離飛行時間質譜；它主要分析微生物細胞中大量表現、具有物種特徵的蛋白質訊號，尤其是核糖體蛋白，並將所得質譜圖與資料庫比對，以判定菌種。

食品與人體生理安全相關產品的微生物檢驗，須依相關法規要求判斷是否無菌或符合微生物限量。MALDI-TOF MS 可用來快速鑑定已分離出的微生物，但菌種鑑定本身不等同於完整的無菌或含菌量檢驗；是否符合產品標準，仍須依規定的採樣、培養、計數及判定程序辦理。

解題方法

作答分成兩部分：先依「樣品製備、游離、飛行時間分析、資料庫比對」說明鑑定流程；再從速度、操作、成本、鑑定能力及限制，比較 MALDI-TOF MS 與傳統生化試驗法。

（一）原理及菌種鑑定應用

1. 樣品製備與基質混合 通常先將待測菌落取樣，點在金屬靶板上，加入適當基質溶液並乾燥，使樣品與基質形成共結晶。細菌樣品常以菌落直接分析；對細胞壁較難破壞或蛋白質不易萃取的菌種，可先以甲酸、乙腈等進行萃取處理。

2. 雷射脫附與游離 雷射照射基質結晶後，基質吸收能量並將樣品帶入氣相，同時使蛋白質等分子游離。MALDI 通常產生以單價離子為主的離子訊號，適合分析微生物蛋白質。

3. 飛行時間測定質荷比 游離離子在電場中加速進入飛行管。於相同加速條件下，質荷比 $m/z$ 較小的離子飛行較快、抵達偵測器所需時間較短；質荷比較大的離子則較慢。儀器依飛行時間計算各離子的 $m/z$，得到一系列質譜峰。

4. 建立蛋白質指紋並比對資料庫 儀器將菌體蛋白質產生的特徵峰組合成質譜指紋，常見分析範圍約為 $2$ 至 $20\ \mathrm{kDa}$，其中多數為核糖體蛋白及其他高豐度蛋白。軟體將待測菌的峰型與已知菌種的參考光譜比對，依相似度或分數判定菌種，通常可達到屬或種的鑑定層級。資料庫涵蓋度及參考光譜品質會直接影響鑑定結果。

因此，實際流程可概括為：純化菌落取樣 → 基質處理 → 雷射游離 → 測定 $m/z$ → 產生質譜指紋 → 與資料庫比對 → 判讀菌種。

（二）與傳統生化試驗法的優缺點比較

核心觀念

本題考查第三代定序（third-generation sequencing, TGS）的兩項重點：單分子定序原理，以及長讀長如何克服次世代定序（next-generation sequencing, NGS）短讀長造成的基因體解析困難。

NGS 通常將基因體 DNA 打斷成許多短片段，平行定序後，再依序列重疊或參考基因體進行組裝、比對。第三代定序則直接讀取單一 DNA 或 RNA 分子，代表性平台包括 PacBio 的單分子即時定序（SMRT）與 Oxford Nanopore 的奈米孔定序（nanopore sequencing）。

解題方法

作答時先選定一種平台，依序交代模板如何進入平台、如何產生可測量訊號、訊號如何轉換成鹼基序列。再以讀長為主軸，比較 TGS 和 NGS：指出短讀長遇到重複序列、同源區域或大型變異時，為何容易比對與組裝錯誤；接著說明長讀長如何跨越這些區域，提供更完整的基因體資訊。

（一）PacBio SMRT 定序原理

PacBio SMRT 定序是在微型反應孔（zero-mode waveguide, ZMW）中，觀察 DNA 聚合酶合成 DNA 的即時螢光訊號。

1. 製備環狀模板：將待測 DNA 片段兩端接上髮夾接頭，形成環狀的 SMRTbell 模板；聚合酶結合在模板上。
2. 進行單分子合成：將模板與聚合酶置於 ZMW 中，加入帶有不同螢光標記的四種核苷酸。每種核苷酸依其鹼基種類具有可區別的螢光訊號。
3. 偵測螢光訊號：聚合酶每次將核苷酸加入新生 DNA 鏈時，儀器即時偵測該核苷酸產生的螢光脈衝；訊號的顏色代表鹼基種類，脈衝先後則反映核苷酸加入順序。
4. 判讀序列並提高準確度：系統依序將螢光訊號轉換為鹼基序列。環狀模板可讓聚合酶繞行同一 DNA 片段多次，將多次讀取結果取共識序列，以提高單一分子的序列準確度；此類高準確度長讀長稱為 HiFi reads。

因此，SMRT 的核心是即時觀察單一 DNA 分子上聚合酶的核苷酸合成反應，以螢光訊號判讀序列。此平台可產生長讀長，並能從天然 DNA 訊號分析部分鹼基修飾。

（二）第三代定序的優勢與對 NGS 不足的補強

1. 讀長較長，改善重複序列組裝

核心觀念

本題考查以聚合酶連鎖反應（PCR）檢測已知核苷酸點突變的兩種方法：

• ARMS（增幅阻礙突變系統）利用引子與模板在 3′ 端是否完全互補，判斷目標等位基因能否被擴增。
• ACRS（增幅創造限制酶切位點）利用引子引入設計好的錯配，使 PCR 產物形成可供限制酶辨識的序列，再以酶切片段型態判讀基因型。

兩者都須先知道欲檢測的突變位置及可能的等位基因；ARMS 主要以「有無特異性擴增產物」判讀，ACRS 則以「酶切後的片段大小」判讀。

（一）增幅阻礙突變系統（ARMS）

操作原理

DNA 聚合酶只能從引子的 3′ 端延伸；當引子 3′ 末端與模板鹼基不互補時，延伸效率會大幅降低。因此，可設計突變專一性引子，使其 3′ 末端鹼基與突變型序列相配，並另設正常型專一性引子，使其末端與正常序列相配。

實驗上，可分別進行正常型與突變型的等位基因專一性 PCR。各反應中，一條引子負責辨識突變位點，另一條則為共同引子，結合在目標區域另一側。若樣本含有與專一性引子相符的等位基因，便會產生 PCR 產物；若 3′ 端不相符，則該反應不易擴增。擴增後以凝膠電泳觀察特異性產物，據正常型與突變型反應是否出現條帶判斷基因型。

實務上可加入另一段 DNA 的內部擴增控制，以確認 PCR 反應確實成功；否則「沒有特異性條帶」也可能是反應失敗，而非缺少該等位基因。若單一 3′ 端錯配的辨識力不足，可在引子靠近 3′ 端處再加入一個人工錯配，增加錯配模板的延伸阻礙。

（二）增幅創造限制酶切位點（ACRS）

操作原理

有些點突變不會自然產生或破壞限制酶辨識序列，無法直接用一般 PCR-RFLP 區分。

核心觀念

本題考查「基因改造」與「基因改造食品」的法規定義，以及基因改造食品的定性、定量檢驗與強制標示門檻。法規部分以命題當年（民國 108 年）為準，依《食品安全衛生管理法》及當時公告的含基因改造食品原料標示規定說明。

解題方法

（一）定義

1. 基因改造生物（GMO）：依國際食品法典委員會（Codex）常用定義，指其遺傳物質經基因技術改變，而非以自然增殖或自然重組方式產生的生物。

2. 基因改造：依《食品安全衛生管理法》第 3 條，指使用基因工程或分子生物技術，將遺傳物質轉移或轉殖入活細胞或生物體，產生基因重組現象，使其表現外源基因特性，或使自身特定基因無法表現的相關技術。

3. 基因改造食品：指利用基因工程技術生產，且特性經過改造的食品；亦包括以基因改造生物作為食品原料製成的食品。

（二）大豆檢驗與標示判定

判斷進口大豆是否須標示，先以檢驗確認是否含有基因改造成分，再測定其含量，最後依含量及摻雜原因套用標示規定。

1. 標示基準：民國 108 年，非基因改造食品原料因非故意、偶發且無法預防因素而摻入基因改造原料，非故意摻雜率以 3% 為界；超過 3% 時，視為基因改造食品原料，須依規定標示。若是故意使用基因改造原料，則不適用 3% 容許量，無論含量多寡均須標示。 因此，3% 是非故意摻雜的容許基準，不是故意添加基改原料的免標門檻。

2. 取樣與前處理：由整批貨物依規範抽取具代表性的樣本，均質化後萃取 DNA；同時確認 DNA 品質與 PCR 反應是否受抑制，並設置適當的陽性、陰性及內部對照，以避免取樣不具代表性或檢驗失敗造成誤判。