108 專利師高等考試 專利師(選試專業英文及生物技術) 生物技術 考古題詳解

核心觀念

本題考查我國生醫法規與再生醫療技術應用的政策規範，涉及衛生福利部於民國 107 年 9 月 6 日修正發布之《特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法》（以下簡稱《特管辦法》）。

本題以命題當年（民國 108 年）法規為準；現行法已修正，立法院後續於民國 113 年三讀通過《再生醫療法》與《再生醫療製劑條例》，將再生醫療之技術與製劑管理全面提升至法律位階，但解題仍以命題當年特管辦法之規定為準。

民國 107 年 9 月修正之《特管辦法》附表三，正式將技術相對成熟、安全性高、風險可控的「六項自體細胞治療技術」納入常規醫療收案途徑，免除繁瑣的人體試驗程序，採醫療機構申請核准制。考生須熟記此六項自體（Autologous）細胞治療之名稱及其臨床主要適應症。

解題方法

本題為簡答題，要求從六項中列出「其中三項」。 在國家考試申論與簡答評分標準中，僅列出細胞名稱可得基本分；若能精準寫出「細胞項目名稱」並完整補充其「核准適應症」，則可確保獲得滿分。完整解題步驟如下：

1. 鎖定細胞來源限制：全數限於「自體（Autologous）」細胞，不可寫異體（Allogeneic）或異種細胞。
2. 記憶分類框架：將六大項目依「免疫治療」與「組織修復與再生」區分。
3. 擇定代表項目作答：挑選名稱明確、無歧義且臨床最普遍的三項（例如：自體免疫細胞治療、自體軟骨細胞移植、自體脂肪幹細胞移植）。

六項開放技術完整分析

《特管辦法》開放之六項自體細胞治療項目及適應症彙整如下：

1. 自體免疫細胞治療

• 細胞種類：包括自體微環境殺手細胞（CIK）、樹突細胞（DC）、自然殺手細胞（NK）、腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）等。
• 適應症：標準治療無效之第一期至第三期實體癌、第四期實體癌、經標準治療無效之血液惡性腫瘤。

2. 自體軟骨細胞移植

核心觀念

本題評量考生對現代精準醫療（Precision Medicine）與癌症分子診斷技術（Cancer Molecular Diagnostics）之核心認知。

1. 液態生物檢體（Liquid Biopsies，或稱液態切片）：突破傳統實體侵入性組織切片（Tissue Biopsy）之限制，利用非侵入性或微創方式採集受試者體液，分析體內腫瘤細胞釋放至循環系統中的微量生物分子或細胞標記，以達成動態監控、克服腫瘤空間與時間異質性（Tumor Heterogeneity）之目的。
2. 癌症早期偵測標的：涵蓋遺傳物質（DNA 變異與片段特徵）、表觀遺傳學修飾（DNA 甲基化）、轉錄產物（cfRNA/miRNA）、細胞外微型載體（外泌體）、循環完整細胞（CTC）以及腫瘤誘變血小板（TEP）等多元標記。

解題方法

本題屬標準的生物技術申論題，採「雙核心架構」進行系統化解析與推展：

1. 第一問（定義與特點）：

• 採「本質定義 $\rightarrow$ 檢體範疇 $\rightarrow$ 與傳統切片之優缺點對比」層層推進。
• 明確指出液態切片並非僅限於血液，亦涵蓋尿液、胸腹水、腦脊髓液及唾液等體液，核心精神在於「體液中腫瘤特異性訊號的捕獲」。

2. 第二問（早期偵測檢查項目）：

• 採「由微觀分子至完整細胞」之階層式結構分類（核酸層次 $\rightarrow$ 囊泡層次 $\rightarrow$ 細胞與血小板層次）。
• 特別針對「早期偵測」的臨床痛點（體液中腫瘤訊號極微弱）補充關鍵技術標的，例如目前癌症早篩最具特異性與組織定源能力的「DNA 甲基化（DNA Methylation）」及「片段組學（Fragmentomics）」。

選項分析

本題為專業科目申論題，無選擇題選項。依國家考試閱卷評分標準，將本題配分核心拆解為四大評分指標進行解析：

1. 液態生物檢體定義指標（約佔 30% 配分）：

• 必須明確點出「微創／非侵入性取樣」、「體液來源」、「腫瘤衍生代謝物／釋出物」三大要素。
• 需點明其在臨床上克服傳統組織切片「難以重複取樣」、「具侵入性風險」與「無法反映多病灶異質性」等缺陷。

2. 基因及表觀遺傳學項目指標（約佔 35% 配分）：

• 必須精確區分 $\text{cfDNA}$（游離 DNA）與 $\text{ctDNA}$（循環腫瘤 DNA）。
• 癌症早期偵測中，突變（SNV/Indel）之豐度極低（通常 $< 0.1\%$），因此針對「表觀遺傳甲基化修飾（DNA Methylation profiles）」與「片段長度分布（Fragmentomics）」的論述是獲取高分的關鍵著眼點。

3. 細胞與微囊泡結構項目指標（約佔 25% 配分）：

• 須完整囊括「循環腫瘤細胞（CTCs）」與「外泌體／細胞外囊泡（Exosomes / EVs）」。
• 說明其所攜帶之生物資訊（如 CTC 表面抗原、外泌體內含之 miRNA/蛋白質），及其對腫瘤微環境與轉移風險之指示功能。

4. 論述邏輯與專有名詞精準度（約佔 10% 配分）：

• 全文使用標準生技與分子病理學專有名詞（中英對照），分點條列清楚。

解題技巧

1. 作答結構化口訣（核 $\rightarrow$ 泡 $\rightarrow$ 胞）：

• 記憶與展開項目時依序為：核酸（ctDNA、cfRNA/miRNA） $\rightarrow$ 囊泡（Exosomes） $\rightarrow$ 細胞與血小板（CTCs、TEPs），確保不漏掉任何大類。

2. 釐清專有名詞關係避免陷阱：

• 常見陷阱 1：將 $\text{cfDNA}$ 與 $\text{ctDNA}$ 混為一談。$\text{cfDNA}$ 包含正常細胞凋亡釋放之 DNA，而 $\text{ctDNA}$ 專指來自壞死或凋亡之腫瘤細胞的 DNA 片段，佔整體 $\text{cfDNA}$ 比例常低於 $1\%$。
• 常見陷阱 2：認為液態檢體「只能抽血」。必須補充尿液（如膀胱癌檢測）、腦脊髓液（腦腫瘤檢測）、唾液（口腔癌檢測）等其他非血體液，展現學理廣度。
• 切中早期診斷核心：早期腫瘤的 $\text{ctDNA}$ 量微少，若僅答「找點突變（Point mutation）」容易被扣分，務必補上「DNA 異常甲基化標記」與「多標靶綜合分析（Multi-omics biomarker panel）」，此為當前產學界研發癌症早篩（如 MCED，多癌早期檢測）的主流焦點。

【答案】

核心觀念

本題旨在評量考生對「新一代工程化抗體」之結構特徵、演化來源及其在生物技術與醫藥產業應用潛力的掌握程度。

1. 單域抗體的演化與結構：傳統哺乳類動物 IgG 抗體由兩條重鏈與兩條輕鏈構成（分子量約 $150\text{ kDa}$）。然而，駱駝科動物（Camelidae：駱駝、羊駝）血清中天然存在僅具重鏈、缺乏輕鏈與第一恆定區（$C_H1$）的「重鏈抗體」（Heavy-chain antibody, hcAb）；軟骨魚類（如鯊魚）體內亦存在類似的 IgNAR（Immunoglobulin new antigen receptor）。單域抗體（Single-domain antibody, sdAb）即是自該類抗體中分離出單一可變區抗原結合片段（在駱駝科稱為 $V_HH$；在軟骨魚稱為 $V_{NAR}$），亦常被稱為奈米抗體（Nanobody）。
2. 生化與生物物理特性：其分子量僅約 $12\sim 15\text{ kDa}$（約為傳統抗體的十分之一），且由於缺乏輕鏈，原先對應 $V_H\text{-}V_L$ 疏水性介面的胺基酸殘基被親水性殘基取代，賦予其極佳的水溶性與極低的多聚體聚集傾向。

解題方法

本題為標準的兩段式申論題，答題策略應採取「定義與結構本質」搭配「多維度生技產業優勢分析」之架構進行論述：

1. 定義層次：必須點明「來源生物（駱駝科或軟骨魚）」、「抗體型態（重鏈抗體 hcAb 之可變區 $V_HH$）」、「分子量規模（$12\sim 15\text{ kDa}$）」與「本質為單一多肽鏈結構域（Single immunoglobulin domain）」。
2. 產業優點層次：應從生技製藥產業鏈的完整流程由淺入深切入，依序涵蓋「生產製程與成本（微生物表現）」、「物理化學穩定性（儲存與劑型多樣化）」、「藥動學與組織穿透性（診斷與標靶治療）」、「抗原結合特異性（辨識凹陷隱蔽表位）」、「模組化工程修飾（多特異性建構）」以及「臨床安全性（低免疫原性與人源化）」，以結構化標題展現答題深度。

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。應試關鍵在於精確命中評分核心指標，避免僅泛泛陳述「分子很小、很好用」等非專業字眼，必須具體給出分子量、胺基酸親水性置換、微生物發酵系統名稱及藥物傳遞優勢等專門術語。

解題技巧

1. 辨異觀念陷阱：

• 勿將單域抗體（sdAb / $V_HH$）與單鏈抗體片段（scFv）混淆。scFv 是藉由胜肽連接子（linker）將傳統抗體的 $V_H$ 與 $V_L$ 串接而成，仍保有兩套結構域，分子量約 $25\text{ kDa}$，且容易因疏水性介面產生變性聚集；sdAb 則是純粹的「單一結構域」，無須連接子。

2. 記憶口訣與給分關鍵詞：

• 「小（分子量小穿透強）」
• 「穩（耐酸鹼熱易儲存）」
• 「產（原核酵母高產量）」
• 「深（CDR3 突起深掘凹陷表位）」
• 「融（模組化拼接多特異性抗體）」

【答案】

一、單域抗體（Single-domain antibody, sdAb）之定義

1. 來源與本質： 單域抗體（Single-domain antibody, sdAb），生技領域常稱為奈米抗體（Nanobody），是指由單一單體可變區結構域（Single monomeric variable antibody domain）所構成的工程化抗體片段。
2. 演化背景與結構特點：

• 傳統哺乳類 IgG 為雙重鏈加雙輕鏈組成的異四聚體（Heterotetramer，約 $150\text{ kDa}$）。
• 1993 年比利時科學家於駱駝科動物（Camelidae，如駱駝、羊駝）體內發現天然缺乏輕鏈與 $C_H1$ 恆定結構域的重鏈抗體（Heavy-chain antibody, hcAb）；軟骨魚類亦具有類似結構之新抗原受體免疫球蛋白（IgNAR）。

核心觀念

本題評量酪胺酸激酶抑制劑（Tyrosine Kinase Inhibitors, TKIs）之化學生物學機制與小分子標靶藥物設計原理。核心觀念涵蓋：

1. 藥物與受體結合動力學：可逆性非共價抑制（Reversible non-covalent inhibition）與不可逆性共價抑制（Irreversible covalent inhibition）之本質差異。
2. 共價鍵結作用機轉：標靶藥物常攜帶親電基團（如麥可受體，Michael acceptor），與 EGFR 催化區域特定胺基酸側鏈（如 Cys797）的親核基團（-SH）形成穩定的共價鍵結。
3. 藥效動力學（PD）與藥物動態學（PK）的解偶聯（Decoupling of PK and PD）：不可逆結合使藥物作用持續時間取決於標靶受體的代謝更新率（Turnover rate），而非單純依賴體內游離血中濃度。
4. 受質競爭效應：細胞內高濃度 ATP（約 $1 \sim 10\text{ mM}$）對 ATP-competitive 抑制劑之競爭排擠效應。

解題方法

本題屬於專利師生技類科之代表性申論題，切入重點應以「化學鍵結本質的差異」為基礎，由分子生物機制推導至細胞藥理學特性與臨床治療優勢，邏輯層次如下：

1. 定性比較：對比第一代（Iressa/Gefitinib、Tarceva/Erlotinib，非共價、可逆競爭）與第二代（Afatinib，共價、不可逆）之結合模式。
2. 特性推導：由「不可逆結合（$k_{\text{off}} \approx 0$）」推導出標靶佔據時間長、抗 ATP 競爭、提高標靶佔據率（Target Occupancy）、降低有效給藥濃度及克服特定抗藥性突變等特性。
3. 系統條列：以清晰分點回答「優點特性」，展現專業答題深度。

選項分析

本題為申論題（非選擇題），無個別選項。作答時須將共價鍵標靶藥物的各項優點特性進行結構化剖析：

1. 延長藥效持續時間（Prolonged Duration of Action）與高標靶佔據率（High Target Occupancy）

• 非共價鍵藥物：結合與解離為動態平衡，當血中藥物濃度隨代謝降低時，藥物迅速自 EGFR 解離，受體恢復活性。
• 共價鍵藥物：形成不可逆共價鍵後，解離速率常數趨近於零（$k_{\text{off}} \approx 0$）。藥效持續時間不受血中藥物半衰期限制，而是取決於「EGFR 蛋白質的新生代謝速率（De novo synthesis / Protein turnover rate）」，能維持長效且穩定的抑制效果。

2. 克服細胞內高濃度 ATP 的競爭排擠（Overcoming Intracellular ATP Competition）

• 生理條件下，細胞內 ATP 濃度極高（約 $1 \sim 10\text{ mM}$）。非共價 TKI 必須持續維持高濃度才能有效與 ATP 競爭結合囊袋；一旦藥物局部濃度下降，易被 ATP 排擠。
• 共價鍵標靶藥物一旦與受體結合形成共價鍵，ATP 便完全無法將其置換解離，大幅提高在生理高 ATP 環境下的抑制效能。

3. 顯著提升抑制強度與親和力（Enhanced Biochemical Potency）

• 共價鍵抑制劑結合過程通常為二步驟反應：先藉非共價作用快速定位於結合囊袋，隨後親電基團與鄰近胺基酸殘基反應形成共價鍵。此機制賦予藥物極高的功能性親和力（Functional affinity），在極低濃度（sub-nanomolar 級別）下即可發揮強效抑制作用。

核心觀念

本題考查核酸的化學結構特性、反應活性與水解機制，核心觀念包含：

1. 核糖與去氧核糖的結構差異：RNA 的核糖在 $2'$ 碳帶有羥基（$2'\text{-OH}$），而 DNA 的 $2'$ 碳僅帶氫原子（$2'\text{-H}$，即去氧）。
2. 鹼催化之分子內親核性攻擊（Intramolecular Nucleophilic Attack）：鹼性溶液提供之高濃度氫氧根離子（$\text{OH}^-$）可去質子化 RNA 之 $2'\text{-OH}$，使其轉化為強親核基團，促成相鄰磷酸二酯鍵斷裂。
3. 靜電排斥與分子間反應阻力：核酸骨架磷酸基帶負電荷，對外來帶負電之親核劑（$\text{OH}^-$）具有靜電排斥效應，因此缺乏 $2'\text{-OH}$ 的 DNA 無法進行分子內攻擊，在鹼性下不易水解。

解題方法

本題為標準的生物化學／分子生物學申論題，論述應掌握「結構差異 $\to$ 反應機制步驟 $\to$ 中間體轉化 $\to$ DNA 抗性對比」之邏輯層次：

1. 結構本質對比：

• RNA 之核苷單元為核糖核苷酸，具有 $2'\text{-OH}$ 及 $3'\text{-OH}$。
• DNA 之核苷單元為去氧核糖核苷酸，缺乏 $2'\text{-OH}$。

2. RNA 在鹼性環境下的水解反應機制：

• 步驟一：去質子化 在鹼性環境中，高濃度的 $\text{OH}^-$ 作為鹼奪取 RNA 核糖 $2'$ 碳上的質子，形成親核性極強的烷氧基陰離子（$2'\text{-O}^-$）： $\text{Ribose-}2'\text{-OH} + \text{OH}^- \rightleftharpoons \text{Ribose-}2'\text{-O}^- + \text{H}_2\text{O}$
• 步驟二：分子內親核攻擊 $2'\text{-O}^-$ 對相鄰的 $3',5'$ 磷酸二酯鍵上的磷原子（$\text{P}$）發動「分子內親核攻擊（intramolecular nucleophilic attack）」。
• 步驟三：主鏈斷裂與環狀中間體生成 親核攻擊促使相鄰下一個核苷酸的 $5'$ 碳氧離子離去（$5'\text{-O}^-$ 為離去基），導致原本連接核苷酸單元的 $3',5'$ 磷酸二酯骨架共價鍵斷裂，同時生成一個短暫而高度活化的「$2',3'$ 環狀磷酸二酯中間體（$2',3'\text{-cyclic monophosphate intermediate}$）」。
• 步驟四：環狀中間體水解 該環狀中間體張力較大，會迅速受溶液中的水或 $\text{OH}^-$ 攻擊而開環水解，隨機產生核苷酸 $2'$ 單磷酸（$2'\text{-NMP}$）與 $3'$ 單磷酸（$3'\text{-NMP}$）之混合物。

3. DNA 在鹼性環境中相對穩定的原因：

• DNA 的戊糖 $2'$ 碳僅鍵結氫原子（$-2'\text{-H}$），在鹼性條件下無法形成類似的烷氧基陰離子，完全缺乏啟動分子內親核攻擊的結構條件。
• 若要使 DNA 磷酸二酯鍵水解，必須仰賴外來親核劑（如 $\text{OH}^-$）直接發動「分子間親核攻擊」。然而，DNA 磷酸骨架本身帶負電荷（$-\text{PO}_4^-$），對同帶負電荷的 $\text{OH}^-$ 形成強烈靜電排斥（electrostatic repulsion），使得外來親核攻擊的活化能障極高。
• 因此，DNA 在鹼性環境下僅會使雙股間的氫鍵解離（變性，Denaturation），其共價磷酸二酯鍵骨架仍保持完整。

選項分析

本題為申論（問答）題，無選項。作答時需注意各評分要點的完整涵蓋度：

• 結構論述：若未指出 $2'\text{-OH}$ 與 $2'\text{-H}$ 的差異，無法獲得基礎分數。
• 機制論述：若僅籠統說明「RNA 不穩定」，而未提及「烷氧基陰離子生成」、「分子內親核攻擊」及「$2',3'$ 環狀磷酸二酯中間體」，失分最多。
• 對比論述：必須正面說明「DNA 缺乏 $2'\text{-OH}$」且「骨架負電對外來親核基之靜電排斥」，方屬完整的因果論述。

核心觀念

本題測驗生物化學與分子生物學的基本常識：20 種標準胺基酸（Standard Amino Acids）的國際通用縮寫系統。 國際純化學暨應用化學聯合會與國際生物化學與分子生物學聯合會（IUPAC-IUB）規範了胺基酸的兩種標記系統：

1. 三字母縮寫（Three-letter code）：多數取自英文名稱的前三個字母。
2. 單字母代碼（Single-letter code）：為便於蛋白質一級結構序列比對與生物資訊學資料庫儲存所設計，每個胺基酸對應一個大寫英文字母。

題幹以「Lysine 英文縮寫為 K」作為提示範例，明確要求考生寫出單字母代碼。在國家考試實務上，為求閱卷得分之萬無一失，建議同時註記「單字母代碼」與「三字母縮寫」。

解題方法

記憶與推導 20 種胺基酸的單字母代碼，主要依循 IUPAC-IUB 的命名三大原則：

1. 字首直取原則：當該英文字母未與其他胺基酸衝突時，直接取英文名稱的第一個字母。
2. 音標諧音原則：若字首已被佔用，則選取其具有代表性發音的英文字母。
3. 相關字母／結構特徵原則：利用字母順序鄰近性，或化學基團之特徵字母（如醯胺基的含氮元素音）做為代表。

項目分析

1. Phenylalanine（苯丙胺酸）

• 單字母代碼：F（三字母縮寫：Phe）
• 解析：字首「P」已被 Proline（脯胺酸）優先佔用；Phenylalanine 的字首發音為 $/f/$，因此採用發音諧音的 F（可聯想為「Fenylalanine」）。

2. Tyrosine（酪胺酸）

• 單字母代碼：Y（三字母縮寫：Tyr）
• 解析：字首「T」已被 Threonine（酥胺酸）優先佔用；Tyrosine 的第二個字母且發音最響亮的母音字母為 Y，故指定為 Y。

3. Isoleucine（異白胺酸）

• 單字母代碼：I（三字母縮寫：Ile）
• 解析：符合「字首直取原則」，在 20 種標準胺基酸中僅有 Isoleucine 以字母 I 開頭，因此直接使用 I。

4. Methionine（甲硫胺酸／蛋胺酸）

• 單字母代碼：M（三字母縮寫：Met）
• 解析：符合「字首直取原則」，20 種標準胺基酸中僅有 Methionine 以字母 M 開頭，因此直接使用 M。

核心觀念

本題旨在評量考生對重要動物傳染病之分子生物學、免疫學與病毒學實驗室診斷技術的整合應用能力。 非洲豬瘟病毒（African Swine Fever Virus, ASFV）為非洲豬瘟病毒科（Asfarviridae）之雙股 DNA（dsDNA）病毒，具套膜且基因體龐大（約 170–190 kb）。依據世界動物衛生組織（WOAH，前身為 OIE）頒布之《陸生動物診斷試驗與疫苗手冊》（Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals），實驗室診斷策略依感染階段（急性、亞急性或慢性）主要分為兩大主軸：

1. 病原體與抗原檢測：適用於急性感染期、早期發病或死淘豬隻，包含病毒分離（黃金標準）、核酸檢測（PCR）及抗原偵測。
2. 血清抗體檢測：適用於亞急性、慢性感染或耐過豬隻。由於 ASFV 感染不產生具完全保護力的中和抗體，抗體陽性即代表曾受感染或體內帶毒。

解題方法

本題為標準申論題型，答題切入點應採取「分類分層、標示指標標的、對照檢測目的」的架構作答：

1. 依檢測對象分類：明確劃分「病毒與抗原偵測（病原診斷）」與「宿主抗體偵測（血清學診斷）」。
2. 具體列舉技術與分子標記：

• 病毒分離：原代豬單核細胞／肺泡巨噬細胞培養配合血球吸附試驗（HAD assay）。
• 核酸擴增：即時螢光聚合酶連鎖反應（Real-time PCR / qPCR），標的為高保守性之衣殼蛋白基因（如 $B646L$ 編碼之 VP72）。
• 抗原檢測：抗原酵素結合免疫吸附分析法（Ag-ELISA）與側流免疫層析試紙（LFD）。
• 抗體檢測：抗體 ELISA 篩檢，搭配免疫過氧化酶單層試驗（IPMA）或西方墨點法（Western Blot）作確診。

3. 補充實驗室防護與檢體要求：提及生物安全第三等級（BSL-3 Agriculture）規範及合適檢體（全血、脾臟、淋巴結等）。

選項分析（題型與技術比對分析）

本題為非選擇題（申論題）。為建立完整解答視角，將實驗室診斷各主要技術之特異性、靈敏度及適用情境對比如下：

解題技巧與常見陷阱

1. 勿遺漏「黃金標準（Gold Standard）」： 分子診斷（qPCR）雖是實務上最快且最常使用的主要工具，但 WOAH 規範中真正的參考黃金標準仍是病毒分離伴隨血球吸附試驗（Hemadsorption assay, HAD）。
2. 注意抗體與感染特性的關聯：