2017 年國際發育生物學學會大會在新加坡舉行,大會晚宴在濱海灣花園(Gardens by the Bay)的「花穹」(Flower Dome)舉辦。新加坡是個城市國家,為了展現國力,填海造陸蓋了濱海灣花園,以及兩座巨大的植物冷室──「花穹」和「雲霧林」(Cloud Forest),各佔地約一公頃,裝置了不需要額外內部支持(例如柱子)的巨大玻璃屋頂,以及連接「擎天樹叢」(Super Tree)並利用玻璃面收集雨水的冷卻系統,十分特殊。
新加坡的兩大植物冷室「花穹」和「雲霧林」。Photo by CEphoto, Uwe Aranas, from Wikimedia Commons
森林裡各種動植物環環相扣,整個生態系統是動態的。森林裡生生不息的變化,即使是常常登山或健行的都市人,也不見得容易察覺和體會,還好有位森林看守人,天天與森林為伍,並且筆耕不輟,讓我們透過他精彩的文字,一窺森林樹木多姿多彩的秘密生活。他的《樹的祕密生命》(Das geheime Leben der Bäume)是本很精彩的書,讀完我才發現過去對樹的認識連皮毛都不到。除了大樹,他的《動物的內心生活》(Das Seelenleben der Tiere)同樣生動地介紹了林中動物的行為百態(請參見〈【GENE思書軒】討摸的貓咪與哀傷的鸚鵡〉)。
渥雷本從德國內卡河邊羅騰堡(Rottenburg am Neckar)應用科技大學林業經濟系畢業後,到了萊茵 ─ 法爾茲(Rheinland-Pfalz)邦森林管理局服務了二十年,然後到埃佛(Eifel)地區胡默爾(Hümmel)小鎮旁的原始森林區工作。因為他的生態保育理念與政府掠奪森林的政策衝突,於是辭去優渥穩定的終身公務員工作,轉任胡默爾小鎮的森林看守人。
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手、Readmoo部落格【GENE思書軒】、關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋。
1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。
麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。
而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。
不過,這裡有個關鍵細節。
在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。
從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思
融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。
我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。
Sonya Sachdeva, Marla R Emery and Patrick T Hurley, ‘Depiction of wild food foraging practices in the media: Impact of the great recession’, Society & Natural Resources, vol. 31, issue 8, 2018, <doi.org/10.1080/08941920.2 018.1450914>. ↩︎