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2021-07-11 09:58:51
#凡鳥冷知識其拾柒 【冠狀病毒概論】 前幾天，有收到一則朋友傳來的訊息 . 『請問有機會的話可以講一些關於冠狀病毒的事嗎?之後學測打算申請生物相關科系，想說筆試、面試可能會用到。』 . 想了一想，或許有不少朋友也有這種需求，今天就來聊一下冠狀病毒相關的事情。 那這一篇文，比較不會談有關疫情的事情，...
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2017-11-25 20:00:02一招增加IG追蹤人數2.0來囉！網站更新後又更加方便囉！BTW我這次封面把自己Ｐ的好可愛🙈
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外國解說，mRNA 疫苗如何造成免疫力。
另文：細胞廢掉一組 mRNA，過程大約需要45分鐘。https://www.sciencedaily.com/releases/2014/03/140320131139.htm
谷歌翻譯以上原文：(茂叔用 Google Translate，避免讀者擔心個人偏見滲入。)
RNA編碼在細胞繁殖中起關鍵作用的蛋白質，但是一旦這些蛋白質合成，細胞調節其去除的方式仍然是一個謎。北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員解決了這一謎團，他們確定了細胞從細胞質中去除RNA的步驟。
了解RNA的基本功能將有助於建立對蛋白質和多種途徑的了解，這些蛋白質和途徑是正常生物學功能和遺傳疾病（如癌症）發展的核心。使用高通量測序，由UNC醫學院Kenan傑出生物化學和生物物理學教授，生物學和基因組科學整合計劃成員以及UNC Lineberger綜合癌症中心成員William F. Marzluff博士領導的團隊對數百萬人進行了分析。 RNA鏈鑑定細胞降解組蛋白信使RNA（mRNA）的過程。研究結果發表在“分子細胞”雜誌上。
“使組蛋白mRNA的量正確並使其以正確的數量存在是非常關鍵的。細胞使用的主要機制之一是在DNA合成停止時迅速清除它們。細胞這樣做或染色質弄亂了。” Marzluff說。
組蛋白mRNA製造染色質的蛋白質成分，這些蛋白質與DNA一起形成細胞核中的染色體。與所有RNA一樣，它由核鹼基鏈，腺嘌呤，胞嘧啶，鳥嘌呤和尿嘧啶分子構成，提供“字母”。遺傳密碼。在mRNA中，稱為核醣體的分子機器讀取核苷酸的順序，並使用該信息組裝蛋白質。
細胞嚴格調節組蛋白mRNA的水平。在細胞繁殖期間，隨著DNA的複制，mRNA的水平增加35倍，並隨著細胞開始分裂而恢復到正常水平。儘管研究人員已經了解了從細胞中去除RNA的一些步驟，但Marzluff的團隊是第一個觀察整個過程的人。
Marzluff說：“在正確的時間降解RNA與製造RNA一樣重要。降解的調控與轉錄的調控相同。” “我們可以衡量它正在被降解的事實，現在我們已經找到了其中的所有中間產物。”
當一串尿苷分子被添加到分子的尾端時，組蛋白mRNA的降解就開始了。這一過程稱為寡尿酸化。這表明被稱為外泌體的蛋白質複合物開始降解mRNA。當外泌體失速時，添加另一條尿苷分子鏈以重新開始該過程。當外泌體的前進被附著在RNA上的核醣體阻斷以合成蛋白質時，Marzluff發現了證據，即稱為Dom34 / Hbs1的蛋白質複合物將核醣體與RNA分離，從而使外泌體再次繼續存在。重複這些過程，直到mRNA完全分解。“博士後研究員Mike Slevin博士開發了一種分離所有這些分子並對其進行測序的方法。JanPrins博士的研究生Josh Welch，
整個過程大約需要45分鐘才能完全降解組蛋白mRNA。使用高通量基因測序儀，Marzluff的團隊能夠量化具有尿尾的mRNA鏈的數量，並將其與不具有尿尾的mRNA進行比較，在整個過程中對分子進行計數以確定降解速率。
儘管這項研究僅針對一種類型的RNA，但Marzluff表示，他相信許多類型的RNA可能會發生相同或相似的過程。研究團隊的下一步是使用相同的技術來測量整個細胞中RNA的降解。Marzluff於1987年發表了有關組蛋白RNA降解的第一篇論文，並稱讚了新技術的發展-低成本高通量DNA測序-該技術對人類遺傳學具有快速的先進理解，使這項研究成為可能，從而使研究人員可以將目光投向大範圍。這種情況下的RNA數量“這些新型測序儀實際上正在發生的事情是，人們正在尋找使用相同技術來問不同類型問題的方法。這只是準備樣品以向機器問您想要的問題，”馬茲魯夫說。
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【檢測、治療、疫苗】
長期專注流感病毒疫苗研究的「中研院基因體研究中心」研究員馬徹表示，SARS出現之前，就有4種冠狀病毒經常感染人類，但都是些小感冒，流個鼻水、打打噴嚏或是咳嗽、喉嚨痛、發燒，根本不用吃藥，熬個幾天自然就好了，不會有生命危險。很多動物身上也都有冠狀病毒，牛、豬、貓和鳥類也常被感染生病，豬、雞雖然已有疫苗，但效果不好，而寵物貓尚未有疫苗，容易死亡。
■新型冠狀病毒的凶狠，跌破科學家的眼鏡
冠狀病毒從2003年SARS（嚴重急性呼吸道症候群）、2012年MERS（中東呼吸症候群）到2019年COVID-19，每次突變再經過跨物種傳播，總是引發致命危機。新冠肺炎在地球村全境擴散，上百個國家傳出疫情，延燒速度超越SARS和MERS，國內外科學家預測，冠狀病毒還會持續演變侵襲人類，成為人類與病毒週而復始的戰役，而且會越來越慘烈。
「它已經跟我們共存很久，沒想到變得這麼凶！」SARS、MERS和COVID-19都跟蝙蝠的冠狀病毒有關，馬徹直言：「我覺得自己有必要重新學習，到底什麼叫做冠狀病毒？」1月11日，看到中國公開發表第1例新冠肺炎病毒基因組序列，馬徹隨即訂購依病毒表面刺突蛋白（spike protein）基因序列合成之DNA。
刺突蛋白是研發抗病毒疫苗最重要的抗原，冠狀病毒透過它接觸並感染宿主細胞。而B細胞是人類免疫系統負責分析並辨識不同病原體抗原特徵、再製造釋放特定抗體殲滅病毒的總指揮，馬徹強調，研究團隊拿到DNA，就可以生產刺突蛋白，用來從已康復病人身上眾多的白血球中，找到能釋放專一性辨認刺突蛋白抗體的B細胞。此B細胞可進一步生產單株抗體，作為重症病人的救急藥物。(資料來源:【註1】)
■病毒與先天免疫系統的攻防
病毒與人類之間的互動關係從以往至今持續地演化。歷史上，世界各地曾發生多次瘟疫，造成大規模的死亡。在台灣，近年來由腸病毒七十一型、登革熱、SARS 等病毒感染所造成的疫情，都曾危及國人的健康。因此，如何對抗病毒感染在全球都成為刻不容緩的議題，而疫苗的發展成為拯救人類免受病毒感染的救星。
過去的研究主要著重在人類的後天免疫系統如何對抗病毒，但近年來由於科學家對先天免疫系統的了解，開始探討病毒如何感染細胞，而人類的先天免疫系統在感染初期又是如何參與對抗病毒的感染。這些研究有助於未來抗病毒藥物以及更有效的疫苗設計。
■病毒的生活史
病毒必須寄生在宿主細胞中，並利用宿主細胞內的成分幫助它複製本身的核酸才得以大量增殖。病毒一般可以經由外皮的傷口或消化、呼吸系統的內皮細胞入侵人體。不同的病毒主要感染的細胞有所不同，譬如流行性感冒（流感）病毒主要感染呼吸道的細胞，腸病毒則感染腸道的細胞。
這些主要被感染的細胞表面有病毒的特異性受體，可以讓病毒進入特定的細胞內開始複製核酸物質，接著組裝完整的病毒顆粒，進而離開細胞繼續感染下一個細胞，甚至經由人類分泌物或排泄物感染其他人。
■近世紀最著名的傳染性疾病，便是1918 年由流感病毒所造成的大規模流感。這病毒感染呼吸道黏膜上皮細胞，它在宿主細胞內的生活史分為以下幾個步驟：
一、病毒顆粒表面的血凝集素與宿主的唾液酸受體結合，進而啟動宿主細胞進行胞噬作用，使病毒與宿主細胞內的核內體融合。
二、病毒的 RNA 從核內體釋出至細胞質，再進入細胞核，大量進行病毒的RNA 複製和轉錄。
三、轉錄後的病毒 RNA會在細胞質轉譯出病毒蛋白。
四、病毒的RNA 與蛋白在細胞質進行組裝。
五、組裝好的病毒顆粒會以出芽方式離開細胞。
病毒入侵及繁殖都會引起宿主的免疫反應，而出現流行性感冒的症狀。
■先天免疫如何對抗病毒
先天免疫是對抗病毒的最前線防護，反應的時間在幾分鐘到幾小時之內，包含物理性、化學性及細胞性屏障，其中最重要的是細胞性屏障。
參與先天免疫的有巨噬細胞、樹突細胞等免疫細胞，和內皮細胞或上皮細胞等非免疫細胞，當受到病毒感染時，這些細胞可以利用模式辨認受體偵測入侵的病毒，例如類鐸受體 7 主要辨識病毒的單股RNA，RIG-I 則辨識病毒 5’端帶有三個磷酸根的單股 RNA 或短片段的雙股 RNA。
當模式辨認受體辨識病毒成分後，對抗病毒最重要的第一型干擾素會被表現，同時會表現發炎相關的細胞激素，產生發炎反應，以吸引更多的免疫細胞來清除病原菌。
第一型干擾素的表現會促使鄰近的細胞活化對抗病毒的基因，如具有分解病毒的 RNA 或抑制蛋白質合成的基因，最後阻斷病毒的複製。此外，藉由偵測到病毒而活化的成熟樹突細胞，可把抗原呈獻給 T淋巴細胞，以啟動專一性的後天免疫反應，反應時間約數天至一個禮拜。
當未來再遇到相同致病原時，可以透過免疫細胞的記憶性，快速產生免疫反應對抗致病菌。以先天免疫反應對抗流感病毒為例，當流感病毒感染呼吸道黏膜上皮細胞或免疫細胞，在這些細胞內進行核酸複製時，上皮細胞的細胞質的 RIG-I 可以辨識流感病毒帶有 5’端三個磷酸根的 RNA，而由類漿細胞衍生的樹突細胞則透過 TLR7 辨識病毒單股 RNA。
病毒一旦被模式辨認受體所辨識，則會經由訊號傳導的方式活化基因，促使這些細胞產生第一型干擾素，以及發炎相關的細胞激素來對抗流感病毒，同時促使樹突細胞成熟，並把病毒的抗原呈獻給 T 及B 細胞。接受到抗原的 T 及 B 細胞就被活化，活化的 B 細胞會產生抗體，T 毒殺細胞則能毒殺被感染的細胞，引導後天免疫系統對流感病毒進行有效的清除反應。(資料來源:【註2】)
■檢測、治療和疫苗
科學家面對新興傳染病爆發，思維方向與策略卻是萬法歸宗。「不管爆發什麼傳染病，就是檢測、治療和疫苗！能不能測到誰被感染，有沒有藥物可以治療，用什麼方法設計疫苗？」
馬徹指出，中研院院長廖俊智在農曆春節期間召集院內專家共同研商對抗COVID-19，「大家雖然各有專長，這個時候都不分彼此。我們拿到刺突蛋白的DNA，馬上合成製備，其他研究團隊若有需要，我統統都給。它可以研製疫苗，也可以挑選檢測試劑。」(資料來源:【註1】)
■後記
響應中研院院長廖俊智提倡開放式科學，馬徹研究員實驗室無償分享人類細胞純化之 SARS-CoV-2 刺突蛋白，提供全台灣研究單位研發檢測、治療和預防 SARS-CoV-2（2019-nCoV 或武漢病毒: COVID-19的病原體），申請網址為 https://www.malabtw.org/sars-cov-2。
【Reference】
1.來源
➤➤資料
∎【註1】: (科技大觀園)「檢測、治療、疫苗——科學家抗疫總動員」: https://bit.ly/2ycaPKw
∎【註2】: (國家實驗研究院 @narlabs.org.tw)-科技政策與資訊中心-【科學發展(2013年-490期)】-病毒與先天免疫系統的攻防: https://bit.ly/2YehluW
➤➤照片
∎ (科技大觀園)「檢測、治療、疫苗——科學家抗疫總動員」: https://bit.ly/2ycaPKw
∎ (CASE 臺大科教中心)「冠狀病毒的認識及相關藥物、疫苗的研發」: https://bit.ly/3bO944U
2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
∎國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽:
http://forum.nhri.org.tw/forum/book/
3. 【國衛院論壇學術活動】
➤http://forum.nhri.org.tw/forum/category/conference/
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【Reference】
1.來源
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∎【註2】: (國家實驗研究院 @narlabs.org.tw)-科技政策與資訊中心-【科學發展(2013年-490期)】-病毒與先天免疫系統的攻防: https://bit.ly/2YehluW
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∎ (科技大觀園)「檢測、治療、疫苗——科學家抗疫總動員」: https://bit.ly/2ycaPKw
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