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免疫學發現:蝦子也有抗體!

104/06/12 瀏覽次數 5335
突破性的科研成果,為長久以來的困境帶來喜訊
 
蝦子在養殖業中產值高,但因易受病毒感染而活存率不高,光在2014年,蝦類疾病便在全球造成1500億美元以上的損失。過去業內多以添加抗生素的方式處理問題,但全球約10%以上的販售蝦皆有著抗生素過度殘留的問題,對食用者會產生身體危害,蝦子也會產生抗藥性。

以往研究多致力於針對蝦類免疫系統進行解析,除了希望可完整地了解當中機制外,也更有機會可藉由調控免疫機制以達到預防疾病的可能性。在這之下,由國立成功大學生物科技研究所王涵青副教授所率領的團隊打破「無脊椎僅具備非專一性免疫」的傳統概念,率先發現蝦體竟具備有類脊椎動物的適應性免疫,主要專一性對抗入侵物的執行分子為蝦體類抗體——Dscam分子(Down syndrome cell adhesion molecule,唐氏綜合症細胞黏附分子),挑戰過去傳統無脊椎動免疫學理論點,蝦類疫苗標準化的可行性及策略也因應而生。
 
草蝦(又稱虎蝦)。(圖/王浩青攝)草蝦(又稱虎蝦)。(圖/王浩青攝)
 
久旱逢甘霖:Dscam分子的傑出免疫能力
 
王教授將果蠅研究中所證實的Dscam分子可能具特殊免疫效果,嘗試應用於蝦類上,若此Dscam機制成立,更將可應用於蝦類疫苗策略。她持續以Dscam分子於蝦體中的免疫作用機制進行研究,針對脊椎動物適應性免疫四個特性:高變異度、專一性、記憶性、識別性分別討論,驗證蝦類Dscam與脊椎動物抗體為同功演化物的可能性。

2009年所發表第一篇論文,證明蝦類Dscam分子的高變異度: 在白蝦、草蝦及斑節蝦中發現Dscam分子的存在外,白蝦Dscam更能產生超過58000種異構型,藉此可專一辨認特定病原體。
 
2011年研究更有進一步發現:蝦類Dscam變異度遠高於其他在昆蟲網Dscam,而其高度變異性是由互斥型選擇性剪接(mutually exclusive alternative splicing)及外顯子跳躍機制(exon skipping)所形成,在mRNA層級上造成後續蛋白質產物的多樣性,雖然多樣性產生方式與脊椎動物抗體不同,但最終所達到的目標(即高變異性蛋白質)是相同的。
 
2014年的研究更顯示Dscam所驅動的保護能力可達2-3個月之久,如此一來,蝦類Dscam能被推論有參與無脊椎動物之類適應性免疫系統,並扮演類似脊椎動物抗體的角色。
 
隨著相關研究逐漸深入,相信在不久的未來,該問題也將被攻克,解決養蝦產業一直以來的困擾。(圖/Pixabay)隨著相關研究逐漸深入,相信在不久的未來,該問題也將被攻克,解決養蝦產業一直以來的困擾。(圖/Pixabay)
 
前路依舊漫長,但未來已然可期
 
王教授雖已證實蝦子Dscam分子三種特性,仍有待更多研究釐清下列三點:
 
一、雖已證明Dscam對病原體的專一性識別,但仍無法解釋如何分辨自我與非我分子;
二、Dscam免疫記憶性是從何保留下來的;
三、細胞如何選擇出對病原體具專一性的Dscam異構型組合。
 
上述問題若能釐清,除了證明這是科學上新學說外,亦能確認蝦類Dscam在類專一性免疫作用系統中類似抗體的角色。未來不論在後續學術或產業應用上,藉此協助養蝦產業建立完備生物安全養殖系統,提供蝦類專一性疫苗的研發策略,用以建立進行免疫系統監控及疫苗研發,減少蝦類疾病的大量爆發。 

責任編輯蔣忠益│國立高雄海洋科技大學基礎教育中心
審校王涵青│國立成功大學生物科技研究所

名詞解釋

蝦類Dscam分子(Down syndrome cell adhesion molecule,唐氏綜合症細胞黏附分子): 歸屬於泛指含有Ig domain的免疫超家族(Immunoglobulin superfamily; IgSF)的蛋白質,主要蛋白質結構為9個Ig domain (Ig1~9)--4個FNIII domain--1個Ig domain (Ig10)--2個FNIII domain--1個穿膜區(TM)--1個胞質尾。主要的變異區Ig2、Ig3、Ig7、TM及胞質尾。這種Dscam的高度變異性僅侷限於節肢動物門。
資料來源
  • 科技部補助「海洋與環境變遷」計畫
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