臺灣研發石斑魚標靶疫苗,為養殖帶來新革命
臺灣素有石斑魚養殖王國的美稱,每年石斑魚的產值超過80億臺幣,名列世界第一,而產量年約2.5萬t,位居世界第二。然而,近年來卻經常爆發石斑魚病毒感染的疫情,只要有一只石斑魚受到感染,整池魚就會在短時間大量死亡,造成養殖業重大損失。
這個研究首度發現,此病毒表面均勻密布了60顆高對稱性的突出單元,每顆突出單元各由3個外鞘蛋白所組成,結構相當復雜精細。突出單元的功能像是“鑰匙”,與魚類細胞膜上的受體結合后,可以開啟魚類細胞膜大門進而造成感染死亡。
陳俊榮教授表示,該研究使用的“同步加速器高強度X光”,亮度為傳統X光的1億倍以上,可以讓這些“鑰匙”上的細微刻痕無所遁形,其空間分辨率優于電子顯微鏡近10倍,可以解析出精細度達0.36 nm的結構,相當于頭發直徑的三十萬分之一。
石斑魚是臺灣養殖業中經濟價值最高的魚種之一,但經常受到病毒感染或環境不良等因素,使得魚苗育成率小于1%,而目前市面上的石斑魚疫苗注射成本高且專一性低,效果不彰。
陳宗岳教授指出,以往透過電子顯微鏡只能看到“鑰匙”的模糊型體,所以無法發展出專一性的疫苗,往往造成疫苗亂槍打鳥而無法有效阻止病毒入侵。未來若以“鑰匙”的細微刻痕作為“抗原決定位(Antigenic Epitope)”,可望研發標靶疫苗,大幅提升疫苗的有效性,為石斑魚養殖業帶來新革命。
陳乃齊表示,此研究最困難的關鍵技術之一,在于利用“蛋白質結晶學技術”培育高品質的病毒晶體,培育病毒就像呵護小孩一樣,近5年間培育并篩選了數百個晶體,才獲得高分辨率的數據。
臺灣光子源在蛋白質與生命科學研究的新契機陳俊榮教授說,蛋白質結晶學技術結合同步加速器高強度X光,是解析病毒結構的重要關鍵。石斑魚神經壞死病毒的直徑約30 nm,體積比一般蛋白質大上10倍,體積越大就越難培育出高品質的病毒晶體,同時也需要更高強度的X光才能取得高分辨率的數據,因此研究困難度極高。
即將啟用的臺灣光子源(Taiwan Photon Source,TPS),亮度是現有臺灣光源的1萬倍以上,可以解析出更高分辨率的影像結構,即使病毒結晶太小或品質較差,臺灣光子源的超亮X光仍可以解出病毒結構,未來估計可以節省10倍以上的實驗時間,并可運用在更為復雜的蛋白質結構研究,以發展各種標靶藥物。
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