在新冠肺炎疫情全球蔓延之際,中研院在三月八日發布快訊,楊安綏研究員團隊僅花了十九天,就研發出針對新冠病毒的抗體。
除研發速度遠超出預期外,該抗體的專一性極高,用於篩檢上,連同樣是冠狀病毒的SARS和MERS病毒都不會誤判。這項檢測技術原理到底有多神奇呢?
目標鎖定病毒核蛋白質
新冠病毒屬於冠狀病毒,因外觀有如皇冠上的小尖端而得名。冠狀病毒和一般病毒不同的地方是,它們擁有一層「外套」,外套上還有各式各樣的蛋白質。
這些蛋白質就好像一把把鑰匙,如果和人體細胞上擔任「鎖」角色的接受體結合,就能大開細胞的大門進入細胞,達到感染宿主的目的。
當新冠病毒感染人體細胞之後,會脫掉最外層的外套,露出內在保護遺傳物質的「核蛋白質」,而這就是檢測人體內病毒的重要關鍵──只要在人體內找到這種核蛋白質,就能判斷感染了新冠病毒。
不過,要用什麼東西來「逮住」這些核蛋白質呢?楊安綏研究員的團隊選擇從抗體著手。
當人體被外來病原入侵時,體內的B細胞會根據這些外來物的特徵,製造出抗體,精準辨認出敵人,並與之結合。
被抗體黏上的病原,就像貼了標籤一樣,免疫系統隨後有許多免疫細胞,就是循著抗體來追蹤病原,進而清除掉這些敵人。
不過病原百百種,B細胞是怎麼知道要做出哪一種抗體,才能「抓」到病原呢?原來人體中的無數B細胞,每個身上都有一份獨一無二的「抗體基因」藍圖。
B細胞會利用這份藍圖,先在自己表面製造出少量抗體。當各式各樣的B細胞在體內巡邏,碰到能和身上抗體契合的病原時,知道眼前的病原適合用這種抗體標記,就大量製造這種抗體。
用噬菌體快速找到抗體
但是這個過程需要耗費一段時間,難免緩不濟急。因此,科學家轉而利用「噬菌體表現法」,在實驗室中大量且快速的製造出需要的抗體。
噬菌體也是一種病毒,但並不會針對人類,它的目標物是細菌。如同病毒會利用人類細胞製造出更多病毒一樣,噬菌體則會 侵入細菌,在細菌裡面繁殖,因此科學家可以利用細菌來生產噬菌體。
科學家先從人體中蒐集大量的B細胞,把不同B細胞身上千百萬種藍圖放到噬菌體體內。這樣噬菌體就會繁衍出像抗體一樣,能夠精準辨識目標物的噬菌體。
接著利用細菌大量生產改造的噬菌體,並且讓這些噬菌體接觸目標物──新冠病毒的核蛋白質。要是發現噬菌體黏住了,就能知道它身上帶的藍圖,正是我們尋尋覓覓用來製造精準抗體的藍圖!
最後,把找到的抗體藍圖放入製造抗體的細胞中,細胞就能大量生產需要的抗體。往後只要將這些抗體加入從病人身上採集的組織,一旦發現結合的現象,就能知道病人感染了新冠病毒。這套檢測方法又快又精準,是不是該為楊安綏研究員的團隊鼓鼓掌呢?