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獨步全球的雙價黴漿菌疫苗

疫苗是用細菌、病毒製成,並使身體產生免疫力的生物製劑。概括來說,單價疫苗意指內含1種菌,雙價疫苗則包含兩種菌,有3種菌的疫苗就稱為三價疫苗,俗稱的三合一疫苗。
 
 
 
近年來,豬呼吸道疾病發生的成因日趨複雜,流行規模也越見擴大,造成不少經濟損失。其中,豬黴漿菌肺炎的感染率極高,是不容忽視的豬呼吸道傳染性疾病。過去,一般認定豬黴漿菌性肺炎單純是由豬肺炎黴漿菌所引起的,施打豬肺炎黴漿菌疫苗也是唯一的預防方法。

但是,1998 年起,陸續有豬隻在接種豬肺炎黴漿菌疫苗後,依然出現感染現象。財團法人臺灣動物科技研究所的林俊宏副研究員於是投入研究,並成為全球第1位證實豬鼻黴漿菌也會引發豬黴漿菌肺炎的人,更進一步研發出豬鼻黴漿菌合併豬肺炎黴漿菌雙價疫苗,因此獲頒行政院 2009 年傑出科技貢獻獎。

為什麼要打疫苗

疫苗是用細菌、病毒製成,並使身體產生免疫力的生物製劑。概括來說,單價疫苗意指內含 1 種菌,雙價疫苗則包含兩種菌,有 3 種菌的疫苗就稱為三價疫苗,俗稱的三合一疫苗。另外,疫苗又分成活毒疫苗和死毒疫苗。活毒疫苗是經過基因改變,讓它毒力降低,不至於引發疾病的疫苗;死毒疫苗是先用化學或物理的方式把病毒殺死,再注射到人體內的疫苗。

疫苗接種就是把疫苗製劑接種到人或動物體內的技術,使其因此而獲得免疫力。其實,施打疫苗就像是訓練體內免疫系統的軍隊。先把引發疾病的活毒或死毒打入體內,讓身體認識這個敵人;當微生物入侵時,身體才能派出免疫軍隊去殺死入侵的微生物。就像國家需要軍人的保衛,而非平民,因為軍人受過特別訓練,有戰鬥技能及武器裝備。而平民手無寸鐵,一如沒施打疫苗的身體。

難纏的黴漿菌

黴漿菌沒有細胞壁,是目前所知能在細胞外自行複製的最小細菌,主要寄生在生物的呼吸道、泌尿生殖道等。一般細菌的培養,只要買回商品化的培養基,直接加水、再加熱,就可開始培養細菌。但是,要製造黴漿菌的培養基,並不是件簡單的事,要準備 7、8 種成分,歷時兩個星期的運作,才能製成培養基。由於黴漿菌的培養條件非常困難,在臺灣研究黴漿菌的人並不多。

呼吸道的免疫系統其實很薄弱,主要仰賴上皮細胞纖毛的擺動來清除灰塵及細菌。黴漿菌的可怕之處在於會附著在氣管與支氣管的上皮細胞纖毛上,並造成纖毛脫落。一旦少了纖毛的保護,豬隻就容易受到其他病原的侵襲及感染。目前世上已發現 4 種豬黴漿菌,但是林副研究員剛踏入豬黴漿菌研究時,臺灣僅有 1 種,即豬肺炎黴漿菌。

豬黴漿菌性肺炎

一般而言,豬黴漿菌性肺炎主要是由豬肺炎黴漿菌所引起的。這種病菌的主要感染源是攜帶病原的豬隻,透過與鼻分泌物的直接接觸散播病原。儘管豬黴漿菌肺炎的死亡率不高,卻有高傳染率。除了會降低豬隻的飼料換肉率,導致生長遲緩,造成豬隻的發炎性反應,產生免疫抑制作用之外,更經常併發如胸膜肺炎放線桿菌、巴氏桿菌,或豬鏈球菌等的二次性感染。而且,一旦發生二次感染,死亡率便相當高。

根據統計,美國每年豬肺炎黴漿菌導致的養豬產業損失逾20億元。臺灣屬亞熱帶季風氣候,溫度與溼度都很適合豬肺炎黴漿菌的生長與繁殖,而豬黴漿菌肺炎在臺灣豬場中的感染範圍可達 30~93%。由此可見,豬黴漿菌肺炎實在是不容小覷的豬隻呼吸道傳染性疾病。

豬鼻黴漿菌入侵臺灣

過去,豬隻一旦施打黴漿菌疫苗,就不易感染豬黴漿菌肺炎。但是從 1998 年開始,陸續有農民和疫苗大廠發現,儘管豬隻已接種黴漿菌疫苗,卻仍有感染現象,紛紛懷疑是疫苗出了問題,以致失去效用。當時,林副研究員試圖找出答案,卻受限於黴漿菌的分離方法,不僅不能分離混合感染的細菌,分離時間還長達 4~21 天,因此始終無法證實是不是疫苗出了問題。

2000 年,隨著新技術的誕生,黴漿菌的分離效率因而獲得改良,分離時間也縮短為 2~5 天,即使是和其他細菌混合感染,也可把黴漿菌分離出來,且分離率高達 70% 以上。這是世界獨創的技術,這個技術讓林副研究員能夠針對所有可能因為黴漿菌感染的豬隻,進行黴漿菌的分離,同時分離出其他病原。這時,林副研究員才發現,臺灣在 1998 年開始,就有豬鼻黴漿菌的入侵。

過去普遍認為豬鼻黴漿菌不會引發豬黴漿菌肺炎,但是林副研究員在感染豬黴漿菌肺炎的豬隻身上,發現單一的豬鼻黴漿菌,證實豬鼻黴漿菌會引發豬黴漿菌肺炎。雖然早在 1970 年代,就有豬鼻黴漿菌可能誘發豬黴漿菌肺炎病變的假設,但始終乏人驗證。

之後,林副研究員嘗試把研究成果投稿到全球排名前 5 名的《獸醫微生物雜誌》。由於這項研究成果顛覆國外幾十年來的看法,該雜誌主編因此要求林副研究員必須提出非常強而有力的佐證,才能刊登這份論文。林副研究員於是反覆驗證,進行多次的攻毒試驗,並研發豬鼻黴漿菌疫苗。經歷 18 個月的審核,論文終在 2006 年發表,並於 2008、2009 年獲日、韓、英等國引用。國外的研究人員也開始進行研究,並證實豬鼻黴漿菌確實會引發豬黴漿菌肺炎,顯示這個現象並非臺灣獨有。

新型豬黴漿菌疫苗的開發

除了證實豬鼻黴漿菌會引發豬黴漿菌肺炎外,林副研究員也開發出內含兩種黴漿菌,即豬肺炎黴漿菌及豬鼻黴漿菌的雙價疫苗。這兩種黴漿菌沒有彼此的保護力,也就是只打豬肺炎黴漿菌疫苗,無法抵抗豬鼻黴漿菌;只打豬鼻黴漿菌疫苗,也無法抵抗豬肺炎黴漿菌。現存的疫苗只針對豬肺炎黴漿菌,它對豬鼻黴漿菌的侵襲毫無抵抗力。因此林副研究員所開發的雙價疫苗,不僅是全球獨一無二,將來在市場上也非常有取代原來單價疫苗的潛力。

林副研究員表示,根據他們在 8 家養豬場進行實驗的結果,在豬隻育成率原有 58% 的養豬場,使用豬黴漿菌雙價疫苗後,育成率可提升到 80%;若在育成率已有 9 成的養豬場,則可再提升 2% 到 3%。對養豬場來說,即使是 2% 到 3% 的小幅成長,也相當有意義。目前,豬黴漿菌雙價疫苗還是寡占市場,未來可望循單價疫苗的模式上市,且由於豬隻育成率提高,對廠商的吸引力也會更大。

除了經濟效益與商業價值外,在豬黴漿菌雙價疫苗開發過程中所衍生的各項技術,也可供政府利用於屠宰場的微生物監控,協助肉品衛生改善。目前,豬黴漿菌雙價疫苗已取得 3 項專利,待上市後,林副研究員也會發表更多論文,以協助他國加入研發行列。未來,林副研究員會持續在生技這條道路上耕耘,努力找到更多重要抗原去開發疫苗,朝向研發三價、四價的黴漿菌疫苗,其成果勢必再度讓世人刮目相看。

【行政院2009年傑出科技貢獻獎得獎人專訪】
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