台灣生物多樣性資料庫：知識必須透過分享才能被成就

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜歐宇甜
• 美術設計｜林洵安

日常壓力會誘發纖維肌痛症

纖維肌痛症 (fibromyalgia) 病患有全身慢性肌肉痠痛，可能伴隨失眠、焦慮和憂鬱等症狀，致病機轉一直是個未解之謎。中央研究院生物醫學科學研究所陳志成研究員與研究團隊，找到纖維肌痛症可能的生理與心理致病機轉和關鍵抑制劑，論文於 2020 年 9 月發表於國際風濕免疫科權威醫學期刊 (Annals of the Rheumatic Diseases)。

無藥可醫的纖維肌痛症

「纖維肌痛症 」最常見的症狀是全身肌肉慢性痠痛，伴隨疲勞、失眠、焦慮和憂慮，有時被稱為稍微累一點就全身痠痛的「公主病」。目前醫學對於該病的致病機制並不清楚，病人往往不斷轉診仍找不到明確病因，因此也尚未有專屬用藥，只能先緩解症狀，但效果相當有限。

不過臨床上發現，日常生活精神壓力會誘發或加重纖維肌痛症症狀。多數病患的背後都是一段故事，可能有家庭、親友、經濟、工作等各種問題。只是心理壓力和纖維肌痛症到底誰是因、誰是果？背後的致病機制是什麼？「我們必須建立一個可以反應纖維肌痛症的動物模式，以驗證心理壓力與纖維肌痛症的關係。」 陳志成說明。

在此之前，先來看看痠痛是怎麼引發的呢？

組織酸化誘發痠痛

過去研究認為組織酸化會誘發痠痛。1980 年德國人曾做過人體實驗，直接把酸性物質注射入人體，結果發現真的會引起痛感，而且流速越快、越痛，初步證明酸與痠痛的因果關係。但酸是透過什麼樣的分子機制來刺激痛覺神經，卻一直沒有定論。

陳志成嘗試以此建立纖維肌痛症的動物模式。他們先幫小鼠注射酸鹽水，然後以壓肌肉或用細尼龍線刺激小鼠腳掌，發現小鼠碰到刺激會縮腳，代表的確有「疼痛過敏化」現象，但這疼痛過敏化現象在 24 小時以後會消失不見。但如果五天之內在同樣位置再打一次，就會導致持續約一個月的疼痛過敏化，而且也會發生鏡像性的疼痛，成功符合纖維肌痛症的特徵。

這個小鼠實驗模式提供了一個平台，讓陳志成可以從神經學的分子機制上，深入研究組織酸化如何誘發慢性肌肉疼痛。

我們身上各個組織都有痛覺神經，神經上有許多可被酸給激活的離子通道或受體分子，最重要的包括酸敏性離子通道（ASICs），以及辣椒素受體蛋白 (TRPV1) 等等。陳志成實驗發現，如果以藥物抑制 ASICs 或 TRPV1，五天後再次的肌肉酸化刺激就無法誘發慢性疼痛。但是，如果再次的肌肉酸化刺激發生於第二天，仍會誘發 7 ~ 10 天的疼痛過敏化現象。因此，陳志成推論出，第一次肌肉組織酸化不僅是誘發短暫的疼痛過敏化現象，也讓肌肉痛覺神經產生了可塑性變化，所以五天以內再次肌肉酸化刺激，就足以發展成慢性疼痛。

用噪音製造壓力源

了解痠痛的神經科學分子機制，下一步就是建立心理壓力造成痠痛的動物模式，怎麼做？噪音是好工具！一般的壓力來源很難定量，但是噪音可以換算分貝並以程式設定，比較好掌握。

他們讓小鼠待在籠中，不定時播放尖銳、人耳可能聽不見的超音波噪音，一天重複六次，隔兩天後再連續兩天重覆進行……結果，受到噪音壓力的小鼠，出現了疼痛過敏化現象持續約一個月。「我們發現，關鍵是要有不確定性、間歇性、重複性的壓力刺激，如果是給予短暫的壓力刺激，小鼠並不會出現慢性疼痛過敏化現象。」

此外，一般纖維肌痛症患者常出現共病，像焦慮、憂鬱等情緒問題。他們觀察具有疼痛過敏化現象的小鼠們，焦慮行為也變得明顯：一般健康的小鼠喜歡到處探索、玩耍， 放入十字迷宮時，敢走到兩側開放懸空的部分，但有焦慮行為的小鼠喜歡躲在隱蔽空間、不敢跑出來。

壓力 –> 氧化脂質 –> 疼痛訊號

建立一套動物模式後，接下來他和研究團隊想知道，體內有什麼東西誘發了痠痛？

他們分析小鼠血液中的脂質，發現小鼠在遭受壓力後，體內有一群特別的脂質被代謝出來。「我們發現到一種氧化脂質 LPC16：0 ，令人眼睛為之一亮！」陳志成說道。原來，幾年前有法國科學家發現這種氧化脂質 LPC16：0 可以專一性的刺激感覺神經元上的 ASIC3 酸敏性離子通道。賓果！全部事情似乎都可以串連在一起了。

經過反覆實驗，致病機轉的輪廓漸漸清楚了！外界的壓力源 (噪音)，會導致小鼠體內的氧化壓力上升，造成脂質代謝異常，產生過量的氧化脂質 LPC16：0 ，活化肌肉感覺神經元上的 ASIC3 酸敏性離子通道，造成疼痛過敏化現象，持續刺激下轉變成慢性疼痛。

纖維肌痛症療法現曙光

在小鼠身上驗證後，回到纖維肌痛症病人身上觀察：他們體內是不是有比較高的氧化壓力？比較高的異常脂質代謝呢？研究團隊將病患根據症狀嚴重程度分類，一群是全身痛、但症狀比較輕微，一群是全身又痠又痛、症狀比較嚴重，發現全身痠痛症狀嚴重的病人體內的 LPC16：0 特別高，另一組症狀輕微的病患則沒有，兩組之間有明顯的差異。

而人體其實本有快速代謝 LPC16：0 的路徑，但在五天內重複刺激，就可能變成慢性痠痛；換句話說，很多纖維肌痛症患者的病因可能是長時間一直受壓力刺激，體內會持續產生氧化脂質 LPC16：0，導致肌肉長期慢性痠痛，「這也能說明一個奇特現象：許多纖維肌痛症病患即使用藥也不見效，但當壓力源去除，像是搬離不幸福的家庭，全身痠痛就可能突然不藥而癒。」陳志成補充。

研究人員證明氧化脂質 LPC16：0 是引起痠痛感的禍首後，就可以嘗試去阻斷它產生。研究團隊用一種可以抑制這種酵素的藥物–血小板活化因子乙醯水解酵素抑制劑 (platelet-activating factor-acetylhydrolase inhibitor; darapladib)，打到小鼠的身上，果真成功降低壓力造成的疼痛反應，此發現已申請國際專利，未來可望運用在纖維肌痛症臨床治療。

纖維肌痛症的神祕面紗，至此終於稍稍揭開！這項重大研究成果於 2020 年 9 月刊登在國際風濕免疫科權威醫學期刊 (Annals of the Rheumatic Diseases) 上。不過這只是陳志成痠痛研究的一角。他首創「痠覺理論」，希望能從更深入、全面解答慢性痠痛的成因，尋找更有效的療法。

建立痠覺理論，尋找新一代止痛藥物

何謂痠覺理論？首先，陳志成認為：痠是痠、痛是痛，兩者並不一樣。

這點對華人沒有問題！在臺語詞彙中有痠（SNG）、也有痛，國語詞彙中有又痠又痛、腰痠背痛等，可是在許多國家語言中只有關於疼痛 (PAIN) 的詞彙，沒有單獨提到痠覺的字彙。目前國際上只有對於疼痛的定義，把痠痛視為同一件事，或認為痠只是比較輕微的痛覺。

但是痠痛成因其實相當複雜，與組織酸化的關係也有待釐清！

比方說，酸可能引起疼痛，但你知道它也有止痛的效果嗎？在上述的小鼠肌肉酸化實驗中，陳志成發現同時抑制 ASIC3 與 TRPV1 ，可抑制酸所誘發的疼痛過敏化現象。但奇怪的是，第二天對於小鼠再次進行肌肉酸化刺激，雖然 ASIC3 與 TRPV1 這次沒被抑制，但小鼠竟完全沒疼痛反應！由此得知：除了 ASIC3 與 TRPV1 之外，還有一個未知、但是很重要的受體參與反應。這個神秘的受體是一個可以止痛的酸敏性受體分子，讓止痛的效果從第一次實驗延續到第二次！

接著，陳志成發現這個受體分子被刺激後，會促使感覺神經末梢釋放重要的神經傳導物質–物質 P。他認為：當痛覺神經被刺激後，在肌肉端的神經末梢會釋放物質 P，物質 P 會抑制神經活性，達成止痛作用，宛如痠痛的煞車系統。陳志成隨即抑制物質 P ，果然一次肌肉組織酸化就足以誘發慢性疼痛，讓小鼠無止盡痛下去。

那麼，問題來了！既然酸可以誘發疼痛、又可止痛，那麼痠痛病人到底是抱怨痠，還是痛呢？痠顯然不只是一種輕微的痛覺這麼簡單！這個「酸止痛」的神奇現象，提供了痠與痛的另類思考，物質 P 也可能成為新一代的止痛藥物。

「我現在就像一個傳教士，必須努力說服大家，痠與痛不一樣！我也跟語言學家合作，了解其他國家的相關詞彙，希望不久後可以將痠覺清楚定義出來。」唯有正視痠痛的不同，分別了解痠、痛背後各自的分子病理機制，才能發展更有效的止痛或止痠療法，嘉惠更多受到慢性痠痛折磨的病患。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜蕭歆諺
• 美術設計｜林洵安

拚經濟 VS 顧性命，防疫政策可能兼顧嗎？

新冠肺炎席捲全球，各國紛紛祭出的嚴格手段，封城、禁足、邊境管制。但這類政策宛如雙面刃，控制人流接觸、傳播疫情，也可能同時衝擊經濟。性命要顧，生計也不能不管，政府該如何擬定政策才能兼顧兩者？當 Covid-19 可能趨向常態化，從嚴防守零容忍是長期最好政策嗎？中研院經濟研究所團隊建構出一套經濟學運算模型，在健康與經濟權衡間，找出適合各國的最佳防疫政策。

防疫是公衛與經濟的拔河

想像一下，你現在是防疫團隊的決策者，此時正與各領域專家開會。

一群學者嚴厲警示：防疫如作戰，務必嚴格限制邊境、在家工作，用盡一切手段把感染人數降到最低。但另一群專家立刻出聲反對：「沒錢也會沒命！」他們主張防疫必須適度寬鬆，盡量維持日常生活，才不會把人逼上絕境。兩邊爭吵不休，你怎麼決定？

對許多人來說，答案或許直觀：防疫首選應該是愈嚴密愈好，最短時間、最高防堵。但在經濟學家眼中，答案沒有這麼斬釘截鐵。

中研院經濟所助研究員林軒馳、楊宗翰和訪問學者許文泰，耗費近五個月，建構一套量化運算模型，試圖在健康與經濟之間權衡，找出各國的「最佳防疫策略」。

「隔離實在太無聊……」談到研究動機，三人半開玩笑地說，但他們隨後也點出了幾個關鍵動機。

首先，新冠肺炎的衝擊百年罕見，但觀察目前的國外研究，多半仍有限制。例如，總體經濟學家大多忽略國與國之間的互動，沒有納入國際貿易觀點；國際貿易學者則鮮少探討是否有共通的防疫政策。因此，三位學者試圖更全面地找出：在開放經濟體中，什麼才是最佳的防疫政策？

另一個關鍵動機是，他們發現權衡健康與經濟議題，國內輿論幾乎一面倒，「新聞裡的學者專家基本都是公衛或醫學背景，」防疫是公共衛生與經濟的拔河，畢竟健康重要，但放眼各國，長期全境關閉、封城禁足已衝擊眾多產業和商家的營運，擊垮無數家庭生計。因此，經濟問題也不可忽視。

「我們可能同時顧及公衛與經濟，找出經濟損失最少的防疫選項嗎？」，成為研究團隊的核心問題。

各國國情不同 客製化找疾病傳播速率

帶著這樣的問題，團隊以 2020 年初至 7 月 22 日的資料為基礎，建構出一套經濟學運算模型，檢視不同條件對疫情擴散、經濟損失的影響。

第一步，先了解各國疾病傳播速率。

他們使用流行病學的常用指標：基本再生數（Basic Reproduction Number, R₀），意思是每一個感染者平均會傳播給多少人。當 R₀ 越大，代表疾病擴散快，疫情越難控制；若 R₀ 小於 1，傳染人數變少，疾病便會逐漸消失。

但即使是同一種疾病， R₀ 也並不是統一的。「我們根據模型裡人與人的互動參數，或是各國的防疫政策等，反過來推估計各國的 R₀。」

許文泰解釋：「每個國家的國情、防疫措施都不同，例如亞洲人習慣戴口罩，歐洲人打招呼會親吻，所以我們進一步去『客製化』各國狀況——結合各國的 R₀ 、防疫措施，去計算出對應的有效傳染數（Effective Reproduction number, R_e）。」

另外，他們也加入 Dingel and Neiman （2020） 的「各國遠距工作指數」、牛津大學的「防疫政策指標」等重要指標，來做為模型內的運算參數，以提供「客製化」的結果供各國參考。

防疫政策好理解，但為何遠距工作要納入模型？原因是，遠距工作的可行性，也會同時影響疫情傳播與經濟衝擊。楊宗翰舉例：「像美國肉品處理業、或是亞馬遜的雨林工業的工人，很難在家工作，使得工作地就成為群聚感染的破口。」

因此，若一個國家產業的遠距工作可行性愈高，受到的經濟衝擊也相對愈小。國內封城，人們還是可以遠距工作，以及透過國際貿易補足缺口、互通有無，經濟衝擊就可能降低。

結合流行病學、國際貿易的各項參數，建構出模型後，研究員開始進行各項模擬推算，了解實施不同的防疫政策下，經濟表現有何差異。

參照韓國防疫，「短期」經濟變好或變壞？

他們先以第一波疫情的模範國韓國作為參照。假設，世界各國都向好學生看齊，採用韓國政策防疫，各地的經濟狀況會變好嗎？

檢視經濟狀況的指標有兩項：實質收入（real income）和人民福祉（welfare）。

實質收入較好理解，即是指一國的實質 GDP。後者並非我們熟悉的社會福祉，而是考量了個人感受的效用（utilities）總和，包括風險趨避（risk aversion）、跨時間的替代效果（intertemporal substitution effect）等都納入衡量。簡單來說：當疫情愈穩定、個人收入愈平穩、一國的人民感受愈好，福祉就會愈高。

要特別說明的是，「套用韓國政策」並不是模仿施行一模一樣的政策，而是「讓疾病傳播速度限制在某個數值（R_e）之下」。好比，台灣感染案例更低，因此採韓國政策就代表要增加現行 R_e，也就是放鬆現行管制。

至於，為何對照組是韓國，而非超級優等生台灣？說來有趣，答案正是台灣太「模範」了！林軒馳分析：「去年七、八月時，台灣幾乎毫無疫情。如果以台灣做參照，各國經濟活動都要 shut down（全面中止），」台灣就像平行時空，R₀ 太低，多數國家難以企及。

因此，研究團隊以「韓國的有效傳染數（R_e）」做基準，對比現行防疫措施，推算當各國都調整防疫措施，使傳播速度低於這個值時，是否能遏止病毒擴散？對經濟衝擊有何影響？

結果出人意表！除了中國、台灣，短期來看其他國家的實質收入、人民福祉，全都變糟了！加強防疫後，代價是經濟蒙受不小損失。細究原因，韓國疫情比絕大多數國家控制得好，各國需要收緊管制。因此若向韓國看齊，雖然能降低感染人數、少死一些人，但也得承受明顯的經濟衝擊。

看起來，以韓國作為標竿從嚴防疫，對多數國家經濟福祉並不利。難道，防疫真的是經濟殺手？

短期而言，答案似乎是肯定的。但是把時間拉長來看，問題將會複雜許多。因為死亡帶來的各種負面成本，會隨著時間發酵。

比如，一位 30 歲年輕人不幸染疫身亡，假設他原本活到平均年齡的收入、稅金、社會貢獻、消費、可能生養的孩子，將通通化為泡影。另外，狂飆的死亡人數也會讓恐懼陰影擴散，增加不安定的社會成本，「像是賭博一樣，政府都發爛牌給你，知道穩輸的感覺很差，」許文泰解釋。

參照韓國防疫，「長期」經濟變好或變壞？

因此，研究團隊又做了下一個模擬，假定在廣泛施打有效疫苗之前，需要長期防疫。若各國長期採用韓國政策，結果如何？

情況開始出現分流：有人退步，有人進步。也就是說，一半的國家需要收緊管制，另一半的國家需要放鬆管制，才能有較好的經濟表現。

韓國、台灣得放鬆管制，否則長期下來會承受經濟損失；美國、巴西、印度則應收緊防疫，雖然短期受到衝擊，但長期經濟表現反而更好。

把時間拉長來看，佛系國家若收緊管制，既能挽救更多人的性命，還增加整體經濟利益；中、台、韓等從嚴防疫的國家，則需要放鬆。只是後者調整政策的迫切性沒那麼大，因為實質收入雖然可顯著增加，但福祉並不會巨幅提升。

許文泰強調：「防疫該收緊的時候，請一定要做到，不管是收入、福祉、心理成本都有影響，這不是開玩笑的！」

找出各國最佳防疫政策

保錢、保命一定相互衝突嗎？R_e 降到最低，就是最好的防疫政策嗎？顯然，答案未必如此。

從研究結果看來，長期的最佳政策必須在經濟活動、疾病控制之間，找到平衡。強力讓有效傳染數率急速歸零，不見得就能成為模範生，很可能撲滅疾病，但經濟也全面蕭條衰敗，付出慘痛成本，需要考量各國不同的情況，才能計算最佳的防疫政策。因此，下一步，

團隊根據實質收入、人民福祉兩項經濟指標，融合流行病學模型與數據，演算出各國的「最佳防疫政策」──也就是實質收入、人民福祉都能最大化的各國 R_e 值。

世紀大疫爆發至今，應該強力封城或者佛系防疫，仍是爭論不休的議題。三位學者透過經濟模型找出最佳防疫參考值，運算出各國最適合的 R_e 值，也成為這項研究的突破性發現！

研究團隊運算出最能降低經濟損失的最適政策後，接著，三位學者也進一步檢視，實施後有多大成效？

根據模型演算，如果各國採取各自最佳防疫政策，多數能增加 2.5% 福祉，包括美國、英國、印度。2.5% 聽起來微不足道，實際上，一兩年的差異如同發展基底，很有可能關乎後續深遠的經濟影響。

如果有一個超級 WHO，該怎麼防疫？

除了最佳防疫政策，他們也做了其他有趣的模擬。例如，想像全世界是由一個機構（例如進化版 WHO），制定全球統一的防疫手段，結果會如何？

「我滿 shocked 的，最佳政策跟放任政策，整體來說實質收入沒有差很多！」林軒馳指出。

若全世界都走佛系路線，相較於採用各國最佳防疫政策，實質收入差距並不大。然而，人民福祉就有顯著差異！這意謂，若國家長期放任，社會必須承受龐大的心理成本，即使表面看來實質收入損失不大，實際上將重創人民福祉。總結本次研究，實施佛系防疫，無論在控制疫情、經濟表現，都明顯吞苦果；採用像韓國般的嚴謹作法，短期雖然會有可觀的經濟損失，長期而言對國家較有助益，死亡人數減少、經濟表現也更好。

值得注意的是，防疫絕非越嚴格越好！最佳防疫政策的推算，就是在控制疫情與經濟效益之間，尋求平衡。

另外，三位學者也不約而同談到了國際貿易的重要性。

許多人認為，高度的跨國往來讓病毒很容易搭上「順風車」，是防疫大敵。但研究團隊發現，國際貿易也可以是支援防疫的「後備軍」。

「二、三月的時候，一度出現反全球化浪潮。但實際上，有國際貿易的情況下，才能更良好地控制疫情，」楊宗翰說明，如果各國完全回歸自給自足，疫情可能更糟。比如逼得重災區如美國，工人仍得維持畜牧、肉品加工，因群聚而加速疫情傳播。有他國貨物支援下，國家才能加強防疫，減少經濟衝擊。

林軒馳補充，現代商業交易並非只有人流往來，多數貿易其實是貨運，補足各國生產缺口，反而對拉平疫情曲線有正向幫助。更遑論，許多醫療資源的跨國互助，也需要仰賴國際貿易。

要錢？還是要命？二選一的遊戲很殘酷，但現實中，這道抗疫選擇題不一定是零和挑戰，面對長期的病毒抗戰，社會需要更多面向的思考。隨疫苗研發成功，台灣在努力維持抗疫好成績之時，或許也可以納入經濟學家的意見，找到下一階段最適合台灣的防疫政策。

延伸閱讀

1. Wen-Tai Hsu, Hsuan-Chih (Luke) Lin, Han Yang ❬Between Lives and Economy: Optimal COVID-19 Containment Policy in Open Economies❭，2020
2. 許文泰個人網頁
3. 林軒馳個人網頁
4. 楊宗翰個人網頁

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜林承勳
• 美術設計｜林洵安

追蹤新冠病毒突變

新型冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 足跡遍布全球，在傳播過程中一再出現新的突變種，讓防疫工作與研究均困難重重。中央研究院廖俊智院長組織研究團隊，根據全球共享流感數據倡議組織 GISAID 資料，分析三十萬筆以上的病毒基因序列樣本資料，將病毒劃分為六大類型，其中「第六型」佔目前流傳病毒類型的 99%。日前，中研院也成立「病毒變異全球即時監測網」分享資料，讓全世界均能即時追蹤病毒變異。

突變，到底怎麼變？

COVID-19 疫情自 2019 年底爆發，隨著時間流逝，疫情不但沒有趨緩，多國甚至掀起二波感染潮。因為在一年的時間裡，新冠病毒沒有被壓制，突變種還像雨後春筍般現身。日前英國更出現了傳染力更高的新變種病毒。究竟是什麼原因讓新冠病毒變化得如此快速？

生物學中的突變 (mutation) 一詞，指的是細胞核裡的遺傳物質發生改變，可能是 DNA 最基本單位─核苷酸 (nucleotide) 發生一個或好幾個的缺失、重複或插入等變化。造成 DNA 突變的原因很多，像是 DNA 受到化學物質、紫外線、輻射或病毒影響，或僅僅只是細胞分裂、DNA 複製的過程發生失誤。

細胞全年無休，不停複製、分裂，DNA 受損或是複製出錯其實並不少見。但就像人類工廠對於商品會有瑕疵檢測、修復的 SOP，細胞對 DNA 突變也有相對應的修正機制。即使 DNA 序列異動後嚴重到無法修復，如果突變發生在無意義片段，或是單一核苷酸，大多成為沒有帶來任何影響的「中性突變」。

但，如果突變發生在會影響蛋白質製造的核苷酸片段（基因），就可能對生物有所影響。一般來說，這種基因突變的機率約莫是十萬分之一。

這次的疫情元凶新冠病毒是 RNA 病毒，比起 DNA 病毒或是一般細菌，更加容易突變。

RNA 病毒突變，比你想得容易！

「新冠病毒的遺傳物質是單股的 RNA (ribonucleic acid)，RNA 結構不太穩定。」本次研究團隊的楊欣洲研究員幫讀者劃重點。相較於遺傳物質為 DNA 的病毒，RNA 病毒在複製遺傳物質 (RNA) 的過程，更加容易突變，如需要年年選株的流感病毒即為 RNA 病毒。

新冠病毒雖然有校對酶、突變速度比流感病毒稍慢，但突變速度仍高。

面對新冠病毒不斷冒出的變種，中研院研究團隊從最常見的突變——單一核苷酸變異 (single-nucleotide variantion, SNV) 著手研究。研究人員結合病毒變異分析與分類樹分析兩種方法，著手分析從全球共享流感數據倡議組織 (GISAID) 取得的 1932 株病毒基因序列樣本。

病毒變異發生位置與頻率方面，則以中研院統計科學研究所陳君厚所長的統計矩陣視覺化，解析新冠病毒近三萬個核苷酸的 RNA 序列中，各個核苷酸變異之間的關聯；另一方面，使用一種統計分類樹和四種親緣關係樹，來瞭解各病毒株之間的距離與親緣關係。「各國上傳的病毒株樣本資料都會附註收樣時間，也多少輔助親緣樹評判定演化前後關係的參考。」楊欣洲補充。

14 個印記，快速分類六大病毒

研究結果顯示，目前世界上的病毒株可以被分成六大型，每一型都有一組自己獨特的單一核苷酸變異 (SNV) 位點，這樣的 SNV 位點印記共有 14 個。研究團隊在六千株、三萬多株以及三十萬株等，幾次擴大樣本數的病毒分析中都能得到重複的驗證。

「未來不用再看完整病毒基因體，只要針對新樣本檢查這 14 個 SNV 印記，就可以在幾分鐘內將新病毒株分類歸檔。」楊欣洲指出。原本的分析方法是將病毒株樣本的 RNA 全部定序，但各國處理的標準操作程序不一、技術也存在些許落差，即使取得各國定序結果，因為提供的病毒全基因體長度不盡相同，也得再花費一番功夫比對。然而，當病毒基因序列樣本快速增加，病毒分類研究耗時耗力至幾乎難以執行。

但搭配分類樹與矩陣視覺化的新技術，讓病毒分析變得非常簡單方便。研究團隊還進一步開發出病毒株定型的快速演算法，即使有大量病毒株要定型也能在幾分鐘內完成，未來面對其他種類病毒的分型時也可以派上用場。

中研院團隊僅用 14 個 SNV 印記，用一對一序列排比 (Pairwise Alignment) 和文字探勘 (Text Mining) 兩種方法，幾乎只要幾分鐘就能完成分類，且正確率分別是百分之 100 與 98 以上。

第六型病毒大解析

今年四月，研究團隊定義出病毒六大型時，原先是以病毒株發生的地理位置命名，稱作亞洲一、亞洲二、歐洲一、歐洲二、美洲、大洋洲／亞洲型。但隨著病毒株在全世界各地快速交流傳播，很快就不再適用以地理位置區分，最後以Type I ~ VI 命名。

進一步分析發現，第一到第五型的病毒，除了有各自獨特的一組 SNV 位點印記外，在病毒外觀、致病力、傳染力方面還沒有觀察到顯著的差異。但第六型的病毒就不太一樣了。病毒樣本數據資料顯示，六種型的病毒在國際間交流競爭後，目前在世界各地均是由第六型勝出，成為主要的優勢型。

所謂的第六型，是將 SNV 位點分析結果與新型冠狀病毒株的參考序列 (MN908947) 相比，如果在 C241T、C3037T、C14408T、A23403G 四個核苷酸位點都發生變異，即歸類在第六型。楊欣洲認為，第六型成為全球優勢型，而非僅在少數地區盛行這個現象，透露出這四個 SNV 很可能為病毒株帶來較好的適應能力。

事實上，今年八月一篇發表在生物權威期刊《細胞》(Cell) 的論文指出，新冠病毒的核苷酸位點 A23403G 變異，導致病毒刺突 S 蛋白上、第 614 位置的胺基酸由原本的天門冬胺酸 (aspartic acid) 變為甘胺酸 (glycine) 後，會強化病毒的感染能力。

但楊欣洲表示，單靠一個 A23403G 變異其實無法解釋：為什麼第六型能夠逐漸成為數量最多的一型，而是需要四個突變一齊到位。

四個突變到位，病毒生命力大增

原來在研究過程中，團隊曾經發現隔一段時間偶爾會出現 C241T、C3037T、C14408T、A23403G 四個核苷酸位點裡，只有其中幾個位點突變的病毒株。但是只要沒有四個同時突變，這些病毒都傳不久。「就算有 A23403G 但缺乏另外三個變異的話，病毒株還是沒有辦法持續傳播。」楊欣洲強調。當四個 SNV 不齊全的時候，突變對病毒沒有實質影響、甚至不利其傳播。

C241T、C3037T、C14408T、A23403G 四個突變位點齊全後，才會擴充病毒性能，提升第六分型的適應力與傳播力。

此外，其他研究似乎也暗示第六型的四個 SNV 疑似有帶來更多特殊功能。2020 年 11 月，一篇發表在著名學術期刊《科學》(Science) 的論文提到，新冠病毒會經由人傳給水貂，且會再回傳給人類。中研院團隊分析論文中的病毒樣本，發現人傳給水貂的病毒約有 22% 屬於第一型，76% 屬於第六型。但分析水貂回傳人類的十八個病毒株後，發現全部都屬於第六型。

「這個結果實在頗耐人尋味。」楊欣洲指出，第六型病毒株適應力與傳播能力增加，很可能與 四個核苷酸變異之間的交互作用有關，背後的生物機制都還有待未來更多的追蹤與研究來解答。

當前疫苗可以應付變種病毒嗎？

不過民眾最關心的，首推目前的疫苗能夠抵抗當前的變種病毒嗎？「跟疫苗研發與疫苗效果直接相關的，是刺突蛋白基因上的變異點：A23403G，也就是突刺 S 蛋白 D614G 突變。」楊欣洲指出，已有初步研究顯示，D614G 變異雖然會提升病毒的適應能力，卻不影響血清抗體對病毒的中和力。而且在這之前科學家們就已經發現這個帶有 A23403G 變異的病毒越來越盛行，各疫苗廠於研發過程中大多也都有將這個 SNV 的變異納入研發考量，因此目前第六型的病毒還不致讓疫苗失去防禦力。

病毒變異株雖互有消長，但尚不致影響防疫策略。

楊欣洲也坦白說，新的變異一直在進行，無法排除任何可能性。況且，研究會受到資料庫樣本的限制。 GISAID 目前約有三十萬筆資料，英國上傳大十四萬筆最多，美國居次；中國則宣稱沒有多少新增病例，即使前陣子北京發生二波感染，也就提供三隻病毒株，沒有資料，就沒辦法全面掌握病毒變化。

「現在病毒是以第六型為主，但隨著各國的邊境管制，各地又開始出現新興的子型病毒。像是北京提供的三個樣本，就是第六型的子型。」楊欣洲提醒。2020 年 12 月 21 日，英格蘭公共衛生署 (Public Health England) 的報告指出，在英國發現新冠病毒變種，並已造成單日新增感染案例暴增。英國立刻通報世界衛生組織此高傳染性的英國變種新冠病毒株，讓世界各國提高警覺，善盡世界公民的職責。

因應病毒的快速變異，中央研究院設置「病毒變異全球即時監測網」，廖俊智院長帶領，統計所研究團隊進行大數據分析，陳伶志資服處長開發網站，中研院病毒與生物化學專家參與討論，即時監測世界各國正在發生的新興病毒變異，發現需要密切注意的變異株時，盡速提供資訊給各個病毒傳播研究與疫苗研發單位，與全球繼續對抗這場世紀大疫。

延伸閱讀

1. 病毒變異全球即時監測網
2. Analysis of genomic distributions of SARS-CoV-2 reveals a dominant strain type with strong allelic associations.
3. 廖俊智個人網站
4. 陳君厚個人網站
5. 楊欣洲個人網站