112 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
第 一 題25 分
遺傳工程技術中，應用在哺乳動物細胞的基因表現載體（expression vector）應具備哪些基本元件？並請解釋其功能。
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核心觀念
本題考查哺乳動物細胞表現載體的基本構造，以及各元件如何共同完成「基因送入細胞、轉錄、RNA 加工與翻譯」的流程。回答時應區分兩類功能：一是讓目的基因在哺乳動物細胞中表現；二是讓載體能在細菌中擴增，並讓研究者辨認或篩選成功導入載體的細胞。
「基本元件」會隨用途而變動。例如，暫時性表現不一定需要哺乳動物細胞的篩選標記；建立穩定細胞株時，則通常需要。以下以常見的質體型哺乳動物表現載體說明。
解題方法
依基因表現的順序整理元件：先看目的基因如何被轉錄，再看轉錄本如何加工、翻譯，最後補上載體擴增與細胞篩選所需元件。須特別分辨「哺乳動物細胞用的篩選標記」與「細菌用的抗生素抗性標記」，兩者的宿主及用途不同。
基本元件及功能
| 元件 | 功能與說明 |
|---|---|
| 哺乳動物細胞可作用的啟動子（promoter） | 位於目的基因上游，提供 RNA 聚合酶及轉錄因子辨識的區域，啟動目的基因轉錄。常見如 CMV、EF1α 或 SV40 啟動子。依設計也可加入增強子（enhancer），提高或調節轉錄量；若使用誘導型系統，啟動子可受特定誘導條件控制。 |
| 目的基因與適當的轉譯起始訊號 | 目的基因的蛋白質編碼序列（coding sequence, CDS）提供欲表現的蛋白質資訊。真核細胞常在起始密碼子附近配置 Kozak 序列，以利核糖體辨認並啟動轉譯。若要表現分泌蛋白或融合蛋白，也可依用途加入訊號胜肽或標籤序列；這些屬於功能性設計元件，並非所有載體都必備。 |
| 轉錄終止及多腺苷酸化訊號（polyadenylation signal, poly(A)） | 位於目的基因下游，促進前驅 mRNA 切割與加上 poly(A) 尾，並協助轉錄終止。成熟 mRNA 的穩定性、核輸出及後續轉譯效率也會受到影響。常見訊號包括 SV40 或牛生長激素（bGH）poly(A) 訊號。 |
| 真核細胞篩選標記 | 用於篩選已導入載體的哺乳動物細胞，特別適合建立穩定表現細胞株。 |
第 二 題25 分
請說明傳統疫苗種類，並以我國現行兒童或成人預防接種疫苗舉例說明。
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核心觀念
本題考查的是依疫苗所含抗原及製備方式，說明傳統疫苗的主要種類，並以我國兒童或成人預防接種中的疫苗作例子。作答時應掌握每一類疫苗的製備原理、免疫特性與代表疫苗；沒有必要列出完整接種時程。
傳統疫苗通常直接提供病原體本身，或病原體的抗原成分，使免疫系統產生特異性免疫。常見種類如下：
- 活性減毒疫苗（live attenuated vaccine）：將病原體減毒，使其仍能有限度複製，但致病性降低。通常能誘發較接近自然感染的體液及細胞性免疫，免疫效果較持久；但對免疫功能嚴重低下者通常須特別評估。
- 不活化疫苗（inactivated vaccine）：以物理或化學方法使病原體失去繁殖能力，再作為抗原。安全性較高，但通常不能在體內複製，常需多劑基礎接種及追加劑。
- 類毒素疫苗（toxoid vaccine）：將細菌毒素去毒化，保留其抗原性，使人體產生能中和毒素的抗體。
- 次單位／純化抗原疫苗（subunit vaccine）：只使用病原體的一部分抗原，例如蛋白質或多醣，不含完整病原體；重組蛋白疫苗屬常見形式之一。
- 多醣結合疫苗（conjugate vaccine）：將細菌莢膜多醣與載體蛋白結合，增強免疫系統對多醣抗原的反應，尤其能改善嬰幼兒的免疫效果，並形成免疫記憶。
- 多醣疫苗（polysaccharide vaccine）：以細菌莢膜多醣作為抗原，通常不與載體蛋白結合；其免疫反應及免疫記憶特性與結合疫苗不同。
解題方法與我國接種例子
建議依「疫苗類型 → 製備或抗原特徵 → 我國接種例子」逐項作答。例子以能明確對應疫苗種類的常規接種疫苗為主：
| 疫苗種類 | 原理重點 | 我國兒童或成人預防接種例子 |
|---|---|---|
| 活性減毒疫苗 | 使用仍有活性、但毒力已減弱的病原體 | 卡介苗（BCG）、麻疹腮腺炎德國麻疹混合疫苗（MMR）、水痘疫苗、口服輪狀病毒疫苗 |
第 三 題25 分
癌症疫苗免疫治療有 4 大類平台（cancer vaccine platforms），請說明其中癌症細胞疫苗（tumor cell vaccine，例如 GVAX）及 mRNA 癌症疫苗（mRNA cancer vaccine）製造原理。
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核心觀念
本題考查兩種癌症疫苗平台的抗原來源與製造流程：
- 癌症細胞疫苗（tumor cell vaccine）：以腫瘤細胞本身提供多種腫瘤相關抗原或腫瘤特異性抗原，再使其失去增殖能力，並提升其誘發免疫反應的能力。
- mRNA 癌症疫苗（mRNA cancer vaccine）：以編碼腫瘤抗原的 mRNA 作為模板，送入抗原呈現細胞或其他細胞，由細胞合成抗原，再經抗原呈現啟動抗腫瘤免疫反應。
兩者的關鍵差異是：前者直接使用腫瘤細胞作為抗原來源；後者使用編碼抗原的 mRNA，讓細胞在體內或體外表現抗原。
解題方法
依「抗原從何而來 → 如何製備疫苗 → 如何促進免疫反應」說明兩種平台，即可完整回答製造原理。
一、癌症細胞疫苗：以 GVAX 為例
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取得腫瘤細胞 可取自患者腫瘤（自體來源），也可使用腫瘤細胞株（異體來源）。腫瘤細胞提供多種腫瘤抗原，包含腫瘤相關抗原及腫瘤特異性抗原，因而不必只挑選單一已知抗原。
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使腫瘤細胞失去增殖能力 以放射線照射等方式處理腫瘤細胞，使其不能在患者體內持續分裂形成腫瘤，同時保留可供免疫系統辨識的抗原。
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加入免疫刺激訊號 GVAX 的典型作法，是將腫瘤細胞以基因工程方式改造成可分泌粒細胞－巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）的細胞，再予以放射線處理。GM-CSF 可吸引並促進樹突細胞等抗原呈現細胞進入疫苗作用部位，攝取腫瘤細胞抗原並加以呈現。
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接種後誘發抗腫瘤免疫 抗原呈現細胞處理腫瘤抗原後，透過主要組織相容性複合體（MHC）呈現給 T 細胞，促進腫瘤抗原特異性的 T 細胞反應；其中細胞毒性 T 細胞可辨識並攻擊表現相同抗原的腫瘤細胞。
因此，GVAX 的核心是：將不可增殖、可分泌 GM-CSF 的腫瘤細胞製成疫苗，由腫瘤細胞提供抗原，由 GM-CSF 加強抗原呈現與免疫活化。
二、mRNA 癌症疫苗
- 選定抗原並設計 mRNA 選擇腫瘤抗原，或依患者腫瘤特徵選取個人化新抗原，設計可編碼該抗原的 mRNA。mRNA 通常包含適當的非轉譯區、帽結構及 poly(A) 尾，以支持其穩定性與蛋白質轉譯。
第 四 題25 分
植物育種包括傳統育種、誘變育種、基因改造（genetically modified organism, GMO）和基因編輯技術，請說明我國基因改造食品安全性評估的項目和重點。
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核心觀念
本題考查基因改造植物作為食品原料前，如何依我國規範進行個案、比較式、分階段的食品安全性評估。核心不是只看「是否插入外源基因」，而是確認基因改造造成的預期與非預期變化，是否帶來毒性、致敏性或營養上的風險。
以命題當年（民國 112 年）法規為準。基因改造食品原料應依《食品安全衛生管理法》接受健康風險評估及查驗登記，經許可後始得供作食品原料。民國 112 年 7 月 6 日發布「基因改造食品安全評估方法」，整併並調整原有評估規範；本題作答應以命題當年適用的該方法為準。
我國規範所稱「基因改造」，是利用基因工程或分子生物技術，將遺傳物質轉移或轉殖至活細胞或生物體，造成基因重組，使其表現外源基因特性，或使自身特定基因無法表現。傳統育種、雜交、誘變、同科物種細胞或原生質體融合、體外受精、體細胞變異及染色體倍增等，依該方法定義不屬於基因改造技術。
解題方法
作答可依序掌握三層邏輯：先建立基準，再辨識變化，最後評估變化是否構成健康風險。
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以傳統對照食品建立比較基準 選擇已有食用安全歷史的對照品種或食品，比較基因改造食品與對照食品的特性、成分及用途。這是「實質等同性」的比較思路；比較結果若有差異，仍須進一步判斷其安全意義，不能僅以「有差異」直接等同於「有危害」。
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確認改造內容與可能影響 說明宿主植物及供體生物、改造目的、轉殖或改變的遺傳物質、基因在植物中的插入或改變情形、表現產物及其功能，並確認新性狀表現及遺傳穩定性。也要留意插入位置、基因表現或代謝路徑變化，是否造成非預期效應。
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依風險線索進行分階段評估 先以基本資料、分子特性及組成分析辨識可能危害；若發現潛在毒性物質、過敏原或其他不利變化，再進一步評估。若前述資料仍不足以判定安全性，則須採取適當的全食品動物試驗等補充資料。
評估項目與重點
一、基本資料及改造特性
應交代基因改造植物的種類、品系、改造目的及新性狀；宿主植物的分類、育種及栽培歷史、食用部位與食用安全歷史；供體生物的來源及相關安全資料；以及基因改造方法、轉殖 DNA 或改變序列的相關資訊。
對新表現物質，應說明其身分、功能、胺基酸序列、表現量與表現部位；如涉及代謝物或特定內生物質含量改變，也應提供相關資料。並應確認改造性狀及其遺傳表現穩定，檢視是否有融合蛋白或其他新產物。
二、毒性物質與毒理安全性
評估新表現蛋白質或其他新物質是否具有毒性，並考量其來源、功能、與已知毒性物質的相似性、在可食部位的含量及預期攝取量。若植物原有的天然毒性物質或抗營養因子可能因改造而改變，也須檢視其含量變化。