石斑魚病毒防疫大突破,台灣水產養殖業新契機

作者 | 發布日期 2015 年 11 月 12 日 10:45 | 分類 市場動態 , 生物科技 follow us in feedly

國家同步輻射研究中心的陳俊榮教授、陳乃齊博士生研究助理以及成功大學生物科技所陳宗嶽教授等人,利用台灣光源(Taiwan Light Source,TLS)及日本春八同步加速器光源(SPring-8)進行跨國研究,耗時近 5 年首度解析出「石斑魚神經壞死病毒(Grouper Nervous Necrosis Virus,GNNV)」的三維結構,並發現病毒表面密布了「突出單元」(Protrusion Domain),成為全球第一個發現這個結構的研究團隊,研究成果登上國際知名期刊《PLoS 病原體》(PLoS Phathogens)。



同步加速器光源,讓病毒無所遁形

台灣素有石斑魚養殖王國的美稱,每年石斑魚的產值超過 80 億台幣,名列世界第一,而產量年約 2.5 萬公噸,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,只要有一隻石斑魚受到感染,整池魚就會在短時間大量死亡,造成養殖業重大損失。

新聞稿

▲ 石斑魚神經壞死病毒透過眼睛及腦部感染魚的中樞神經。

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,結構相當複雜精細。突出單元的功能像是「鑰匙」,與魚類細胞膜上的受器結合後,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,本研究使用的「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,其空間解析度優於電子顯微鏡近 10 倍,可以解析出精細度達 0.36 奈米的結構,相當於頭髮直徑的三十萬分之一。

 

疫苗研發新利器,台灣養殖業新革命

石斑魚是台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,使得魚苗育成率小於 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。

陳宗嶽教授指出,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」的細微刻痕做為「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,在於利用「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 年間培育並篩選了數百個晶體,才獲得高解析度的數據。

 

台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 奈米,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 光才能取得高解析度的數據,因此研究困難度極高。

明年即將啟用的台灣光子源(Taiwan Photon Source,TPS),亮度是現有台灣光源的 1 萬倍以上,可以解析出更高解析度的影像結構,即使病毒結晶太小或品質較差,台灣光子源的超亮 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,並可運用在更為複雜的蛋白質結構研究,以發展各種標靶藥物。 

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