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淺談「非洲豬瘟」,和它防疫與疫苗開發的重重關卡

科學月刊_96
・2019/02/01 ・2970字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 600 ・九年級
  • 張猷忠/微免博士、獸醫師,現服務於銘傳大學生物科技學系。

非洲豬瘟 (African swine fever, ASF) 最早於 1921 年在非洲肯亞發現,起初疫情為非洲撒哈拉以南和馬達加斯加島,其後散播至歐洲的葡萄牙、西班牙和法國及南美與加勒比海周邊國家。往後,經歐洲大規模的撲殺,非洲豬瘟於1990年代被撲滅,唯目前義大利撒丁島 (Sardinia) 仍有疫情。

然而,2007 年,非洲豬瘟又在高加索地區的喬治亞共和國被發現,隨後蔓延至亞美尼亞、亞塞拜然、伊朗、波蘭、立陶宛、愛沙尼亞、拉脫維亞、白俄羅斯、烏克蘭和俄羅斯等國家。2017 年捷克和俄羅斯遠東地區伊爾庫茨克州也傳出非洲豬瘟的疫情,2018 年保加利亞及中國大陸更首次爆發非洲豬瘟疫情。在中國非洲豬瘟的疫情,更因豬隻南北調運、許多養豬戶仍用未完善蒸煮的廚餘餵養豬隻和病豬被屠宰製成加工食品而迅速蔓延,截至 2018 年 12 月 4 日共計有 23 省傳出疫情,且已累計撲殺生豬超過 63 萬頭。

著名伊比利豬的產地:西班牙,也曾發生過非洲豬瘟。圖/pixabay

非洲豬瘟,非豬瘟也

非洲豬瘟是一種具高度傳染性的家豬和野豬出血性病毒性疾病,雖不會感染人,但可造成養豬產業和國家經濟嚴重的損失。其病因──非洲豬瘟病毒 (African swine fever virus, ASFV) 是屬非洲豬瘟病毒科 (Asfarviridae)、非洲豬瘟病毒屬 (Asfivirus) 的病毒,也是目前唯一已知的 DNA 蟲媒病毒(Arbovirus),長約 190 千鹼基對 (kb),可編碼超過 170 種病毒蛋白,其中至少有 28 個是結構蛋白。

需特別說明的是,非洲豬瘟和最近在日本爆發的豬瘟 (Classical swine fever, CSF) 不同,日本豬瘟是由黃病毒科 (Flaviviridae)、瘟疫病毒屬 (Pestivirus) 的病毒所引起的疾病,該病毒屬 RN A病毒。患豬瘟的病豬常有神經症狀,但無非洲豬瘟常見的血痢。此外,不同於非洲豬瘟病豬脾臟鬱血腫大,豬瘟病豬的脾臟則是周邊梗塞。

此次爆發的非洲豬瘟為罕見的DNA病毒。圖/pixabay

病毒的傳播與豬隻感染症狀

臨床上,非洲豬瘟主要是感染豬隻單核吞噬細胞,如網狀細胞、單核球和巨噬細胞。常見的強毒株所引起急性臨床症狀為高燒、食慾不振、嘔吐、血痢、發紺和母豬流死產等,並可在感染豬隻的耳尖、腹部及四肢末端皮膚可見紅色瘀斑等,7~10 天內死亡率可達 100%。至於中間型毒株和弱毒株則可引發次急性或慢性症狀,症狀通常較為輕微,如消瘦、輕微發熱、無食慾、抑鬱、咳嗽、慢行皮膚潰瘍和關節腫脹發炎等,豬隻常在 3~4 週內死亡,死亡率則在30~70%之間。

不同豬種對不同基因型的非洲豬瘟病毒易感性可有不同,如家豬和美歐野豬會感染發病,但是非洲野豬  (Phacochoerus aethiopicus-疣豬 )、叢林豬 (Potamochoerus sp.) 和大林豬 (Hylochoerus meinertzhageni) 感染非洲豬瘟病毒時,常沒有臨床症狀,這使得這些豬種成為天然的保毒者或病毒庫。

非洲豬瘟病毒的傳播途徑十分多樣,除直接接觸感染的家豬或野豬,藉由其血液、排泄物、口鼻分泌物交換或透過上呼吸道而感染外,也可經由餵食汙染有病毒的廚餘、飼料或是消毒不完全的豬隻載運車而散播病毒;而透過鈍緣蜱屬 (Ornithodoros) 的軟蜱 (soft ticks) 和廄蠅屬 (Stomoxys) 的螫蠅 (biting flies) 為病媒傳播,也是感染的途徑之一。

由於感染豬隻病癒後,可長時間持續排毒至環境(感染後 70 天以上)及於周邊血液單核球中檢出病毒核酸(感染後 500 天以上),加上非洲豬瘟病毒對環境的耐受性極強,可在室溫的糞便中存活超過 11 天、冷藏肉品中超過 5 個月、冷凍肉品更可超過 3 年仍有感染力。若加熱處理肉品,70˚C 至少需要 30 分鐘,90˚C 至少需要 5 分鐘,才能讓肉品中攜帶的病毒失去活性,即一旦遭受非洲豬瘟病毒入侵,要把汙染環境中的病毒完全清除是極為困難的,而慢性或持續性感染的豬隻,則可能成為區域流行疫情的病毒來源。

即使用90˚C 熱水殺菌,也至少需要5分鐘,才能讓肉品中攜帶的病毒失去活性。圖/pixabay

臺灣現狀與防疫措施

目前在防疫上,由於臺灣仍不是非洲豬瘟的疫區,主要重點應為境外阻絕,莫讓可能帶有非洲豬瘟病毒的生鮮豬肉和豬肉加工品,藉由走私、網購或旅客攜帶入境,同時也禁止從有相關疫情國家輸入或轉運輸入添加有血漿蛋白粉∕肉骨粉的飼料和這類飼料添加物等,來防堵非洲豬瘟病毒的入侵。對於是否可以繼續使用廚餘餵養豬隻,專家意見並不一致。目前,有建議成立數個中央廠房來統一蒸煮廚餘,再以清淨專車載運廚餘至養豬場;或完全禁用廚餘,將廚餘全數化製成堆肥的作法。

雖說廚餘養豬為許多國家疫情蔓延的主因,但在非洲豬瘟尚未引入前,先建立好上述方法處理廚餘,均為可接受的防疫作為;若非洲豬瘟已然引入,自然不應再繼續用廚餘餵飼豬隻。此外,國內豬隻載運車輛及相關裝備的消毒和管理亦應落實,除可減少島內既有豬隻疾病的散播,若非洲豬瘟真引入,也可大幅減低病毒在豬場間的散播,使疫情不至失控。

疫苗開發的難題

以病毒性疾病防治來說,開發疫苗常是最好的選擇;但由於非洲豬瘟尚無合適疫苗可用於防疫,所以多以撲殺來處理疫情。即便非洲豬瘟目前有減毒疫苗、DNA 疫苗和重組次單位疫苗等的開發,但為何仍未開發出合適的疫苗,原因大致如下:首先是非洲豬瘟病毒基因型多,不同分離株抗原所誘發的抗體,常無交叉保護作用;其次,現階段仍不清楚哪些病毒抗原可以誘發廣效且有交叉保護作用的中和抗體;第三則是目前仍不清楚非洲豬瘟病毒感染細胞的機制,以及病毒和宿主如何調節產生免疫反應。

在非洲豬瘟的疫苗研究上,我們仍須多加了解,才能研發出有效的疫苗。圖/pixabay

在減毒疫苗開發上,目前實驗接種的安全劑量和有效劑量間隔太小,容易造成次急性或慢性感染,且無論是傳統或遺傳工程改造的減毒疫苗,缺乏交叉保護作用更是一大障礙。在次單位疫苗研發上,雖然已知p30、p54、p72 和 CD2v 等病毒蛋白可誘發中和抗體,但臨床試驗所誘發的抗體,也只能提供部分保護效果,甚且由昆蟲桿狀病毒所表現的 p30、p54、p72,並無法誘發保護性抗體,這使得病毒抗原難以量產。

理想上的疫苗必須安全有效,至少對大部分非洲豬瘟病毒分離株有保護效果,也必須是「能區別診斷受野外病毒感染與疫苗接種之動物 (differentiate infected from vaccinated animal, DIVA)」疫苗,這樣用於非疫區,始能區別豬隻體內抗體,是由接種疫苗或是感染所產生。在疫苗的研發上,須先對非洲豬瘟病毒的複製週期和生物學有更多的了解,才可能開發出真正可用於防疫的疫苗。

憂患之心不可無

很慶幸有臺灣海峽與周邊大陸相隔,使臺灣不會有野豬傳播疫病的風險。不過,一旦非洲豬瘟入侵,其病毒的高致死率和高環境抵抗性,除像口蹄疫再次重創臺灣的養豬產業外,亦不易清除。防疫工作不應只是動物防檢疫人員、獸醫師、養豬業者或邊境管理人員的責任,如果全國人民都能配合政府的施政命令,不要攜帶或網購來自任何國家或地區的生鮮肉品或加工食品,疫病自會阻絕於境外,也可大幅減低國內防疫工作的負擔及風險。防疫需要大家的共同參與,保護臺灣的養豬產業,你我都有責任。

 

 

〈本文轉載自《科學月刊》2019年2月號〉

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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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