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蝦白點病毒與宿主之戰的判官——羅竹芳

蝦類的白點症病毒常原因不明地急速複製,導致草蝦在極短的時間內斃命。研究發現,蝦子可以長時間與病毒和平共處,到底是什麼因素啟動病毒複製,讓它們放棄和平共存,不惜搏命一戰致宿主於死呢?羅竹芳和團隊找出了答案。
 
 
病毒有兩個十分重要的策略性目標: 其一是達成感染以及病毒複製過程中之重要步驟,另一方面則是同時對抗宿主的特殊抗病毒防禦反應。為了活存下去,病毒與宿主間在攻防戰中產生了共演化機制。由於每一種病毒發展出的對抗宿主的策略,都非常有「原創性」及「獨特性」,因此現今科學界仍無法全盤瞭解病毒對抗宿主的機制,同樣地對宿主對抗外來入侵者的策略也所知有限。

由於病毒必須在活細胞中才能複製增殖,因此病毒與宿主間的關係微妙,他們之間的戰爭與妥協是非常有趣的生物議題。本人近十年來研究一種嚴重衝擊了世界蝦類養殖產業的大型DNA病毒–蝦白點症(或稱白點病)病毒。白點症病毒致病力極高,具有廣寄主域並會侵襲多種組織,在逆境時本病毒會被誘發而快速增殖。白點症病毒能於蝦體內快速增殖的特性也暗示著其必有可成功擊潰、克服或適應寄主的抗病毒機制的因應策略,因此我最近的研究重點是利用基因體學及蛋白質體學的研究方法,對白點症病毒及其與寄主之間的交互作用,進行分子層次的總體特性分析,以探究趨同及趨異演化,使白點症病毒能成功擊潰其宿主的分子機制。本次演講將和大家分享蝦和病毒間的分子戰爭。
 
蝦爆白點病 養蝦業慘

蝦類的白點症病毒常原因不明地急速複製,導致一池草蝦在極短的時間內斃命。研究發現,蝦子可以長時間帶原,與病毒和平共處,相安無事,到底是什麼因素啟動了病毒複製,讓它們放棄和平共存,不惜搏命一戰致宿主於死呢?

1992年蝦爆發白點症,大量死亡,養殖戶血本無歸,台灣的養蝦事業從此一蹶不振,當時沒有人知道是什麼原因引起草蝦暴斃。

發現新病毒 獨步全球

羅竹芳評估,因為蝦病毒性疾病是全新的領域且挑戰性極高,所以結束其他所有領域的實驗,全力投入蝦病毒性疾病的研究。結果她發現一個全新的病毒─蝦白點症病毒,台灣在這方面的研究不僅獨步全球,並且2004年國際病毒分類學會,更同意接受台灣研究團隊的建議,將這個病毒列為一個新的「屬」,這可說是另一種台灣之光。

羅竹芳回憶說,當初與台大動物系教授郭光雄一起結束各自的實驗室研究時,對蝦子什麼都不懂,連種蝦長什麼樣子都不知道,但幸好兩人一起合作,有郭教授的鼓勵和肯定,面對困難時,才能持續研究下去。「兩人合作的力量,不只是兩倍,可能是五倍。」

羅竹芳說,現在蝦白點症病毒常以很低的量與草蝦和平共存,食用後也無害;但當草蝦生存環境不利於存活時,病毒就會快速複製,導致整池數十萬尾的草蝦集體死亡。
 
「這個病毒太特別了。」羅竹芳說,蝦白點症病毒的研究,帶動後續其他蝦病毒的研究,一開始大家都覺得它是桿狀病毒,但她從病毒的基因序列分析,覺得不可能,發表論文時還被質疑,結果證實她才是對的。

她說,「水產生物病毒疾病跟陸生生物很不一樣」,螃蟹是蝦白點症病毒的自然宿主,會忽然爆發感染,分析其原因應是養蝦業開始以螃蟹餵養蝦造成,由於蝦子沒接觸過這種病毒,感染後大量死亡。

研究團隊開始進行一連串有關台灣草蝦系群的鑑定、遺傳特質及功能基因體分析,首先開發出蝦白點症病毒的蛋白質免疫即時檢測試劑,這項免疫試劑可以快速檢驗出要放養的蝦子是否感染。

羅竹芳說,在基因體研究方面,研究團隊發現病毒表面蛋白攻佔蝦宿主細胞的策略,首先病毒表面蛋白VP53與幾丁質結合蛋白產生交互作用,協助病毒進入蝦體。進入蝦體後,表面蛋白VP28則可與宿主細胞表面受體結合,協助病毒進入細胞,接著表面蛋白VP38抑制細胞計畫性死亡,使得病毒可以在細胞內大量安全增殖。

蝦白點病毒啟動子超強大 可做跨種載體
 
她說,研究團隊在搜尋病毒極早期基因發現,其中有極強勢的啟動子,這個啟動子很特殊,從無脊椎動物到脊椎動物都可以作用,它有很高的潛力可做為跨物種基因表現載體。

蝦白點病毒的啟動子為什麼這麼強。羅竹芳發現一個很特殊現象,也是病毒和宿主共演化的結果,白點症病毒會盜用蝦細胞在逆境時產生的抗病毒分子STAT,強化極早期基因表現,造成病毒的快速增殖,可說是「用了對方的武器,強化自己。」

羅竹芳說,蝦子感染後,可以看到抗病毒分子會馬上活化進到細胞核內,一開始以為蝦細胞產生抗病毒分子,會把病毒殺掉;但我們發現抗病毒分子一入核,卻會跟蝦白點病毒的極早期基因的啟動子結合,導致極早期基因開始表現,原來白點症病毒竟然演化成能把要殺它的東西,用來啟動自己的基因,快速增殖,「可見病毒多麼聰明。」

基因轉殖技術 是禍是福很難說?

回到春季展望的主題,生物科技發展後對演化的衝擊:人擇是否超越了天擇?羅竹芳認為,自然的突變都不可預測,人為的突變,就算有萬全措施,也還是不可預測。未來利用基因轉殖,會產生什麼樣的新生物,又會產生什麼影響,不是人類能控制的。

她說,外來種不是基因轉殖下的新生命組合,但到一個新的環境內,就會造成失控;在生態系裡,從未出現過的生命形式,會對地球危害有多少,真的是難以預料。

羅竹芳最後強調,生命科學研究者還是應該注意科學研究的本質,不只要尊重生命,更要以追求人類幸福為最高原則。


 
 
來源 來源:
2008-03-25/聯合報/C4版/春季展望系列
原標題:誰才是贏家?-病毒與宿主間的戰爭與妥協
標籤 標籤:
基因轉殖(13)蝦(3)國際女性科學日(35)
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