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免疫學發現:蝦子也有抗體!

目前蝦類養殖產業最難解決之問題則是疾病問題所造成無以計數的損失,如何解決疾病問題則是在蝦類研究上的主要議題。對此台灣的研究團隊在蝦子體內發現蝦子類抗體分子Dscam,進一步證實蝦類可能具有類似後天免疫系統的存在,在疾病預防的研究上都是一大突破
 
 
 
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2014年蝦類疾病,在全球造成1500億美元以上的損失。過去多以添加抗生素方式處理,但全球約10%以上的販售蝦有過度抗生素殘留,對食用者會產生身體危害,蝦子也會產生抗藥性。

以往研究多致力於蝦類免疫系統解析,希望可完整的了解機制外,也更有機會可藉由調控免疫機制以達到疾病預防的可能性。在這之下,國立成功大學生物科技研究所王涵青副教授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),打破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。

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。

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。   (本文由科技部補助「海洋與環境變遷」執行團隊撰稿)

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。


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