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全民普篩、大規模廣篩行不行?看看英國怎麼做

miss9_96
・2021/05/27 ・4613字 ・閱讀時間約 9 分鐘

推廣大規模篩檢前,應先思考目的、目標族群等,才能進行有意義的篩檢。

自 COVID-19 疫情爆發以來,臺灣已經經歷過多次是否施行「普篩」的爭論,而本土近期大爆發更不免有相關的討論(相關新聞:自由中時)。那麼,普篩到底行不行呢?

臺灣的疫情爆發比其他國家稍晚,所以可以借鏡他國的經驗,而英國在疫情控制上算是前段班,他們是如何處理普篩問題的呢? [1]

圖/ENVATO ELEMENTS

施行大規模、無限制普篩,會面臨哪些障礙?

理想中,以大規模、幾無限制的篩檢,一次將潛藏的感染者一網打盡的作法非常有吸引力!But 理想很豐滿、現實很骨感。要實行大規模、幾無限制的普篩,實際執行會遇到很多危機需要克服,以下分成科學面、行為面、資源面做說明 [1]。

一、科學面

偽陽性:

任何篩檢方式都無法避免會有一定比例的「偽陽性」。因此會有一定比例的健康人,在檢測陽性後被納入隔離。民眾的工作、企業、人際、托幼護老等,有可能受到難以恢復的影響。

而超量的偽陽性個案,更會佔用病房、救護車等設備,消耗護理、疫調、資訊等人力。甚至進一步排擠常規醫療(如:手術、癌症篩檢等),影響台灣整體醫療資源。

在小規模篩檢時,偽陽性的數量少、影響不大;但倘若放大到數萬、數十萬的篩檢量,偽陽性就會變成極嚴重的困擾。

人員熟練度將危害篩檢精準度:

若動員實施無限制的普篩,必將徵召新手協助檢測。過往研究已發現,篩檢精準性和施測者技術的熟稔度有關。統計顯示,缺乏訓練或經驗的施測者,會測出更多的偽陰性案例。若無計畫、貿然地強推普篩,會讓偽陰性的出現率增加,讓篩檢結果更不可靠。

超量的偽陽性個案,可能會進一步排擠到常規醫療資源。圖/ENVATO ELEMENTS

二、行為面

虛假的自信:

篩檢後帶來的安全感,可能會為民眾帶來「虛假的自信」,讓防衛出現弱點。

像是收到陰性判定的民眾,有可能會因為感到安全,而疏於戴口罩、勤洗手,甚至安排行程外出拜訪親友。英國就有民調顯示,民眾篩出陰性後,兩成(17 %)將外出購物,一成(9 %)將拜訪親友 [2] (延伸閱讀:大規模篩檢,該注意哪些?)。

然而,這其中必定有偽陰性(感染者,但檢測陰性、放回社區)感染者,篩檢後將更有機會把病毒傳染給親友,英國的前車之鑑,我們不可不慎。

「逛篩檢」資源浪費

在無限制的篩檢下,可能會有民眾將篩檢視為祈求安心的手段,在自身、甚至老闆要求下,反覆、每天地進行篩檢,虛耗醫療。

篩檢陰性的民眾可能會產生虛假的自信,防疫鬆懈。圖/ENVATO ELEMENTS

三、資源面

要做篩檢不光是買到試劑那麼簡單,過程中還包含採購、人員訓練、資料傳輸、以及跨單位/跨縣市/跨中央資訊整合⋯⋯等作業。

而檢驗後「陽性了,怎麼辦?」的運輸、病房調度,以及疫調、社福、照護資源介入和資訊整合也需事先規劃。另一方面,「陰性了,怎麼辦?」的正確觀念建立也同等重要(即便陰性,返回社區仍須口罩、洗手、不群聚)。

是以考量到上述狀況,幾乎沒有國家是「以全民為範圍進行毫無限制的篩檢」,而主要是以有規劃、明確目的「廣泛篩檢」為主。

大部分國家都是規劃目的明確的「廣泛篩檢」。圖/ENVATO ELEMENTS

有規劃性的「廣泛篩檢」怎麼做?

由於高比例 COVID-19 染病者是無症狀感染,故大規模的篩檢仍是必須的。歐美在摸索後,各自推出了有計畫、有目的性的廣泛篩檢。

以下參考、並模擬台灣可能適用的情況 [1]。

一、感染重點區域

  • 適用:疫區熱點,如:萬華、爆發院內感染之機構
  • 作法:針對預估流行率高、潛藏很多感染者的族群,提供任何人測試;甚至必須要做到敲門、挨家挨戶、反覆地(疾病有潛伏期,每個人的發病日可能有差異)測試。
  • 需注意事項與效果:對熱區進行廣泛篩檢,可短時間、最大量地發現感染者,避免他們跨縣市、跨機構的將病毒流出。且針對流行率高的族群篩檢,可降低偽陽性個案的衝擊。不過短時間、大量的篩檢,也將衝擊醫療系統,讓他們承受極大的壓力。而大量的篩檢後,也仍可能有偽陰性感染者回到社區。

二、保護脆弱族群或維生設施 (Test-to-Protect)

  • 適用:脆弱族群聚集處,如:醫院、安養院等;或重要維生設施,如:超市、警消等。
  • 作法:定期(如一週 2 次)對該機構的人員做全面性的篩檢,以醫院為例,至少包含醫護、後勤、入院者、出院者等。
  • 效果:在醫院、安養院裡,定期篩檢可減少在脆弱環境中爆發疾病的可能性。在超市、警消等重要社會運作設施中,則可避免維生設施崩潰,或者超市、機關人員和人民互動過程中,反而感染民眾。
在超市、警消等重要社會運作設施廣篩,可避免維生設施崩潰。圖/ENVATO ELEMENTS

三、評估解除隔離 (Test-to-Release)

  • 適用:已封閉甚久,且經濟損害過大的區域
  • 作法:在已經封閉一段時間,而且再繼續封閉,恐有難以恢復的經濟損害區域,定期且公開篩檢數據,並向公眾說明各數字之意義,制定重新開放的目標值。
  • 需注意事項:需要設定有意義之解除封閉數值(如:陽性率+篩檢數),鼓勵人們遵守隔離政策,同時在經濟和防疫上取得平衡點。

四、評估開放活動 (Test-to-Enable)

  • 適用:評估是否能重新開放關閉甚久、但對回歸正常社會運作重要的活動,如:餐廳。
  • 作法:對活動人員及參與的脆弱族群定期篩檢,以逐步地開放群聚活動。以長者共餐為例,至少包含共餐系統的工作人員以及參與長輩等。
  • 效果與需注意事項:可促進社會和經濟活動的增加,同時帶給民眾「社會正逐步恢復」的信心,提升人民遵守隔離政策的意願。
逐步開放群聚活動,可讓民眾增加信心、提升遵守政策的意願。圖/ENVATO ELEMENTS

利用 5W1H 規劃廣泛篩檢

從歐美的有明確目的、規劃性的廣泛篩檢經驗裡,我們可以知道,在規劃擴大篩檢前,可以學習管理學的 5W1H,思考其目的和策略:

  • Why:大量篩檢的目的?希望達到的目標?
  • Who:為了達到目標,應對那些族群、機構進行篩檢?如何讓他們知道且願意來?
  • Where:為了提高檢測流暢性等,應如何安排篩檢、物流等?
  • What:為了搭配目標、現有資源,該選用何項檢測、資訊系統、通報流程?
  • How:得知陽性、陰性後,如何規劃後續?
  • When:為了達到目標,何時該啟動篩檢,並回顧、說明結果?
可以利用管理學的 5W1H,規劃廣泛篩檢策略。圖/ENVATO ELEMENTS

追求心安是人之常情,可以預期未來對篩檢的討論將越來越熱絡。各縣市政府應詳細和民眾說明篩檢之利、弊,甚至應以科普的方式和民眾討論,讓民眾更了解「為何不做?」和「為何要做?」以提高人民對防疫政策的遵從性。畢竟,這場防疫大戰,最終的關鍵還是人民。


備註:台北市、台中市篩檢陽性率、偽陽性後的決策

陽性率

指檢測裡,呈現陽性的比率。可用來推測該族群的疾病流行率(或盛行率),對公衛政策制定極為重要。

以北市快篩站近日數據為例,可推測有萬華活動史的民眾裡,有約 5~10% 被感染。如此高的陽性率,可考慮再進一步擴大篩檢,盡可能地抓出潛在感染者。

不過,需注意的是,陽性率受到民眾意願所影響

若因網友攻擊、污名化嚴重,使有活動/接觸史的民眾不敢篩檢,那麼陽性率就會因此降低,反而造成錯誤的安全感。又或者低風險的民眾抱著「有篩檢、有心安」的意圖,佔用快篩名額,那麼陽性率也會因此降低,讓政府和大眾誤判情勢,影響後續防疫。

北市近日快篩陽性率變化。圖/台北市衛生局

偽陽性

指快篩結果陽性,但再用 RT-PCR 複測時,發現是陰性的結果。此數據可推測該族群的疾病流行率(或盛行率),對於公衛政策和快篩目標的設定極為重要。

根據台中市 05/21 新聞稿所述,1791 人快篩,19 人陽性、經 RT-PCR 確認僅 1 名確診,偽陽性率約 94 %。推測可能原因:1) 台中市真正的流行率極低;2) 多數被篩檢者不是高危險族群,數據無法反推真實疫情。

不論真實的原因為何,偏高的偽陽性顯示,目前受測的民眾絕大多數都是健康人,台中市可能需要調整快篩站的策略,讓真正高風險的族群接受檢測。

偽陽性和偽陰性

如果我被驗出陰性/陽性,那有多大的可能,我其實是偽陰性/偽陽性呢?

假設身處疫區熱點如:萬華,其流行率假設10%,使用之快篩靈敏度(sensitivity)90%、特異性(specificity)98%。那麼偽陽、偽陰的比率大約如下:

  • 偽陽性率約 19% → 100 個快篩陽性,約 19 人需被關幾天,等候 RT-PCR 複篩
  • 偽陰性率約 2% → 100 個快篩陰性,有 2 人其實是感染者,回到職場、社區
已知篩檢靈敏度、特異性下,推測受試族群疾病盛行率後,其偽陰、偽陽性率。中文資訊為作者加註,視算來源為:《BMJ

而假設快篩 1,500 例後,結果如下:

  • 有 30 名偽陽性健康人被隔離,生活受到極大的干擾。如:接受疫調、回想接觸史,向公司請假、請人帶小孩等
  • 有 15 名偽陰性感染者重新回到社區,獲得安全感,和親友吃飯、搭乘大眾運輸上班、與客戶討論工作等

所以可以知道,即使快篩後

  • 結果陰性,也請戴口罩、洗手,關在家裡。當作自己病況尚在潛伏期。
  • 結果陽性,也請不要緊張,自己打電話給接觸者、公司、寵物旅館,當作演練。等衛生局幾天後給 PCR 資料。

特別注意,上述假設的盛行率、靈敏度、特異性,都是高估值。真實世界裡,各項數值可能更低。

表1:假設盛行率10%、靈敏度90%、特異性98%下,推測1,500人受試後,其偽陽、偽陰性個案數

參考文獻

1. Alex Crozier, Selina Rajan, Iain Buchan, Martin McKee (2021) Put to the test: use of rapid testing technologies for covid-19. BMJ. DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n2082. Liverpool covid-19 community testing pilot—interim evaluation report. 2020.

關於大規模篩檢,泛科學也有做一支影片討論唷!


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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9


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為何新冠病毒突變之後傳染力更強?——關鍵在於變異株的棘蛋白結構

研之有物│中央研究院_96
・2022/01/25 ・5088字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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/寒波
  • 美術設計/林洵安

為何新冠病毒突變之後傳染力更強?

COVID-19 至今仍深深影響全人類,新冠病毒持續演化,例如曾經造成臺灣大規模社區感染的 Alpha 變異株、傳染力更強的 Delta 變異株,近期出現的 Omicron 變異株等,它們逃避免疫系統的能力都不一樣,關鍵就在不同的棘蛋白(spike protein)結構。「研之有物」專訪中央研究院生物化學研究所徐尚德副研究員,他的團隊陸續解析各種新冠病毒變異株的棘蛋白結構,不但能釐清新的突變帶來的威脅,後續也可作為研發人造抗體的指引。

徐尚德手上拿著新冠病毒的棘蛋白模型,顯示棘蛋白與兩種不同抗體結合的情況。圖/研之有物

解析新型冠狀病毒棘蛋白

COVID-19 的病原體是一種冠狀病毒,和 SARS 病毒是近親,正式命名為 SARS-CoV-2,中文常稱作新型冠狀病毒。為了知道病毒如何感染人體細胞,以及如何逃避免疫系統的辨識,我們需要進一步瞭解冠狀病毒表面的棘蛋白結構。

結構為什麼重要?因為結構會影響蛋白質功能。蛋白質是由不同的氨基酸所組成的長鏈,實際作用時會摺疊形成特別立體結構,而冠狀病毒的蛋白質中,又以棘蛋白最為關鍵。

徐尚德強調,棘蛋白是冠狀病毒暴露在表面的蛋白質之一,絕大多數被感染者的免疫系統所產生的抗體都是辨識棘蛋白。因此現今臨床使用的蛋白質次單元疫苗、腺病毒疫苗以及 mRNA 疫苗,都是以棘蛋白為基礎來研發。

Cryo-EM 讓蛋白質結構無所遁形

工欲善其事,必先利其器。解析蛋白質結構的方法很多,早期的 X 光晶體繞射(X-ray diffraction),就像將影片定格截圖,但不一定為蛋白質實際作用的狀態。

再來是核磁共振(Nuclear Magnetic Resonanc,簡稱 NMR),這是徐尚德留學深造時的專業,可以重現蛋白質在水溶液中的結構及動態,更接近實際作用的形態,可惜不適合分子量較大的分子。

目前結構生物學最具潛力的新技術是:冷凍電子顯微鏡(Cryogenic Electron Microscopy,簡稱 Cryo-EM),Cryo-EM 可以拍出原子尺度下高解析度的三維結構,此技術於 2017 年獲得諾貝爾化學獎。中研院則於 2018 年開始添購 Cryo-EM 設備,而 Cryo-EM 正是徐尚德用來解析棘蛋白結構的主要利器!

在 COVID-19 疫情爆發初期(2020 年 1 月),徐尚德就率先啟動新冠病毒的結構分析,當時他的研究團隊剛好已分析過感染貓科動物的冠狀病毒,對於解析棘蛋白結構有一定經驗,可說是贏得先機。

具體來說,如何用 Cryo-EM 解析新冠病毒的棘蛋白結構?

首先要大量培養新冠病毒、再分離、純化得到棘蛋白。接下來,將大量蛋白質樣本鋪成薄薄一層液體,之後以 -190℃ 急速冷凍,讓蛋白質分子保持凍結前的形態,最後用程式重建棘蛋白的三維影像。徐尚德譬喻,就像一匹馬在高速移動時,連續拍攝許多照片,再將照片疊加起來,重建馬的形狀。

棘蛋白的體積已經算大,假如又與其他蛋白質結合,體積將會更大。能解析如此龐大結構為 Cryo-EM 一大優點,但是也會創造很大的資料量。徐尚德強調,用 Cryo-EM 分析蛋白質結構不只做實驗,也要協調資料處理等疑難雜症。

冷凍電子顯微鏡可以紀錄同一時間下、不同狀態的蛋白質三維立體結構。圖/研之有物

關鍵 D614G 突變,讓新冠病毒棘蛋白穩定性大增

儘管已有貓冠狀病毒的經驗,徐尚德研究團隊初期仍經歷一陣摸索,一大困難在於,做實驗時發現不少棘蛋白壞掉,不再保持原本的結構。

這是因為一般取得蛋白質樣本後會置於 4°C 冷藏,但 4°C 其實不適合保存棘蛋白。接著徐尚德細心觀察到,具備 D614G 突變的棘蛋白,保存期限竟然比沒突變的棘蛋白要長,可以從 1 天增加到至少 1 週。

什麼是 D614G 突變呢?武漢爆發 COVID-19 疫情的初版新冠病毒,其棘蛋白全長超過 1200 個胺基酸,D614G 突變的意思就是:第 614 號氨基酸由天門冬胺酸(aspartic acid,縮寫為 D)變成甘胺酸(glycine,縮寫為 G)。

D614G 突變誕生後,存在感持續上升,2020 年 6 月時已經成為全世界的主流,隨後新冠病毒 Alpha、Delta 等變異株,皆建立於 D614G 的基礎上。

儘管序列僅有微小差異,許多證據指出 D614G 突變會增加新冠病毒的傳染力。有趣的是,它也能大幅增加棘蛋白在體外的穩定性。因此在研究用途上,變種病毒的棘蛋白反而容易保存,徐尚德更指出,對抗變種病毒的蛋白質次單元疫苗(subunit vaccine)穩定性也會增加。

圖片為徐尚德實驗室提供的新冠病毒模型與三種不同的棘蛋白模型,棘蛋白的主體為白色,棘蛋白的受器結合區域(receptor binding domain,RBD)為藍綠色。圖/研之有物

新冠病毒棘蛋白的「三隻爪子」:受器結合區域

徐尚德參與的一系列新冠病毒結構研究,除了棘蛋白本身,還包含棘蛋白與細胞受器 ACE2 的結合、棘蛋白和人造抗體的結合。

既然要解析結構,儀器「解析度」能看清楚多小的尺度就很重要!蛋白質結構學的常見單位是 Å(10-10 公尺),原子與原子間的距離約為 2 Å,Cryo-EM 的極限將近 1 Å,不過棘蛋白大約到 3 Å 便足以重建立體結構。

冠狀病毒如何感染宿主細胞,和結構又有什麼關係?棘蛋白位於冠狀病毒的表面,直接接觸宿主細胞受器 ACE2 的部分,稱為受器結合區域(receptor binding domain,簡稱 RBD),結構可能展現「向上」(RBD-up)或是「向下」(RBD-down)的狀態。向下,RBD 便不會接觸宿主細胞的受器,缺乏感染能力,;向上,RBD 方能結合受器,引發後續入侵。

徐尚德團隊透過冷凍電子顯微鏡,拍攝新冠病毒 Alpha 株的棘蛋白結構,其中有三類棘蛋白的 RBD 為 1 個向上(佔 73%),有一類(類別3)的棘蛋白 RBD 則是 2 個向上(佔 27%)。圖/Nature Structural & Molecular Biology

新冠病毒表面的棘蛋白有「三隻爪子」(3 RBD),RBD 有可能同時向上(3 RBD-up),也可能只有 1~2 個向上,結構會影響病毒的感染能力。更詳細地說,棘蛋白某些胺基酸位置的差異,會影響結構的開放與封閉程度。

棘蛋白向上或向下是動態的,假如能保持穩定性,延長向上的時間,也有助於新冠病毒的感染。這正是徐尚德一系列研究下來,實際觀察到不同品系的變化。

截至 2022 年 01 月 18 日的新冠病毒品系發展歷史,其中 Delta 變異株擁有最多品系,而 Omicron 變異株則開始興起。雖然 Omicron 的品系並不多,但已逐漸成為主流。圖/Nextstrain; GISAID

一網打盡所有高關注變異株的結構變化

和武漢最初的新冠病毒相比,D614G 突變帶來什麼改變呢?簡單說:棘蛋白向上的比例增加了,導致整個結構變得更加開放,增加新冠病毒對宿主受器的親合力(affinity)。

以 D614G 為基礎,接下來又獨立衍生出數款品系,皆具備多個突變,傳染力、抵抗力更強 。影響最大的是首先於英國現身的 Alpha(B.1.1.7)、南非的 Beta(B.1.351)、巴西的 Gamma(P.1),以及更晚幾個月後,於印度誕生的 Kappa(B.167.1)與 Delta(B.167.2)。Alpha 一度於世界廣傳,導致包括臺灣在內的嚴重疫情,不過隨後不敵優勢更大的 Delta。

對於上述品系,徐尚德率隊一網打盡。 Alpha 的棘蛋白結構解析已經發表於 《自然-結構與分子生物學》(Nature Structural & Molecular Biology)期刊,其餘新冠病毒變異株的論文仍在等待審查,目前能在預印網站 bioRxiv 看到,該研究一次報告 38 個 Cryo-EM 結構,刷新紀錄。

圖 a 顯示新冠病毒 Alpha 變異株棘蛋白的突變氨基酸序列,一共有 9 處突變, D614G 突變以紫色表示。
圖 b 顯示突變的氨基酸在立體結構中的位置。
圖/Nature Structural & Molecular Biology

Alpha 變異株的 RBD 向上結構穩定

一度入侵台灣造成社區大規模感染的 Alpha 株有何優勢?其棘蛋白除了 D614G,還多出 8 處胺基酸突變,徐尚德發現 N501Y(天門冬酰胺變成酪胺酸)、A570D(丙胺酸變成天門冬胺酸)的影響相當關鍵。

直覺地想,棘蛋白的外層結構才會與受器接觸影響傳染力,立體結構中第 570 號胺基酸的位置比較裡面,乍看並不要緊。但是徐尚德敏銳地捕捉到,A570D 突變會改變局部的空間關係,令「RBD 向上」的結構更加穩定。徐尚德形容為「腳踏板」(pedal-bin)── A570D 突變的效果就像踩著垃圾桶的腳踏板,讓桶蓋(也就是 RBD)穩定保持開啟。

事實上,棘蛋白總體向上的比例,Alpha 還比單純的 D614G 突變株更少,不過 A570D 增進的穩定性似乎優勢更大。研究團隊製作缺乏 A570D 突變的人造模擬病毒,嘗試體外感染人類細胞,發現感染力明顯減少,證實 A570D 突變頗有貢獻。

新冠病毒 Alpha 株棘蛋白的「A570D 突變」,會改變棘蛋白內部的空間,讓「RBD 向上」的結構更加穩定,就像踩著垃圾桶的腳踏板,讓桶蓋保持開啟。圖/研之有物(資料來源/徐尚德、Nature Structural & Molecular Biology

Alpha 變異株的棘蛋白親近宿主細胞,干擾抗體作用

另一個重要突變是 N501Y,不只 Alpha 有,Beta 等許多品系也有,Delta 則無。N501Y 在眾多品系獨立誕生,似乎為趨同演化所致。N501Y 能為病毒帶來哪些優勢?

第 501 號胺基酸位於棘蛋白表面,會直接與宿主受器 ACE2 結合。此一位置變成酪胺酸(tyrosine,縮寫為 Y)後,和受器的 Y41 兩個酪胺酸之間,容易形成苯環和苯環的「π–π stacking」鍵結,從而大幅提升棘蛋白對細胞的親合力。

新冠病毒 Alpha 株棘蛋白的「N501Y 突變」,讓 RBD 的胺基酸與宿主細胞受器 ACE2 形成「π–π stacking」鍵結,大幅提升棘蛋白對宿主細胞的親合力。圖/Nature Structural & Molecular Biology

另一方面,N501Y 突變也會干擾抗體的作用。中研院細胞與個體生物學研究所的吳漢忠特聘研究員,率隊研發一批針對棘蛋白的人造抗體,測試發現有一款抗體 chAb25 對 D614G 突變株相當有效,但是對 Alpha 株無能為力。徐尚德由結構分析發現:N501Y 改變了棘蛋白表面的形狀,讓抗體 chAb25 無法附著。

好消息是,另外有兩款抗體 chAb15、chAb45,依然能有效對抗 Alpha 病毒,不受 N501Y 影響。這兩款抗體會附著在棘蛋白 RBD 的邊緣,避免棘蛋白和宿主細胞接觸。而且抗體 chAb15、chAb45 會各占一方,可以同時使用,多面協同打擊病毒。

雖然新冠病毒 Alpha 株的棘蛋白表面讓某些抗體難以附著,還好仍有兩款抗體 chAb15(綠色)、chAb45(黃色)能有效「卡住」棘蛋白,干擾棘蛋白與宿主細胞結合。抗體 chAb15、chAb45 附著的位置,正好就是棘蛋白與宿主細胞結合的地方。圖/Nature Structural & Molecular Biology

棘蛋白結構不只胺基酸,還要注意表面的醣

有了 Alpha 的經驗,接下來分析 Beta、Gamma、Kappa、Delta 便順手很多。這批新冠病毒的棘蛋白變化多端,但是「RBD 向上」的整體比例皆超過 Alpha 和 D614G 突變株,可見適應上各有巧妙。徐尚德也發現,要釐清棘蛋白的結構,不能只關心蛋白質,還要考慮棘蛋白表面的醣基化(glycosylation)修飾。

蛋白質在完工後,某些胺基酸還能加上各種醣基。病毒蛋白質表面的醣基可以作為防護罩,干擾抗體和免疫系統的辨識。醣基化修飾就像替病毒訂作一套迷彩外衣,不同變異株的情況都不一樣,假如醣基化的位置和數量,由於突變而改變,便有可能影響立體結構,有助於它們閃躲抗體。例如和武漢原版新冠病毒相比,Delta 株棘蛋白少了一個醣化修飾,Gamma 株棘蛋白則多了兩處醣化。

還好從結構看來,並沒有任何突變組合能完美逃避抗體。例如由美國的雷傑納榮製藥公司(Regeneron)製作並通過緊急使用授權的抗體;以及中研院吳漢忠率隊研發,有望投入實用的多款人造抗體,對變異品系依然有效。這場人類與病毒的長期抗戰中,同時使用多款抗體的「雞尾酒」療法,仍然是可行的醫療方案。

回顧將近兩年來的研究之路,徐尚德表示:時間壓力真的非常大!COVID-19 疫情爆發後,全世界投入相關研究的專家眾多,只要稍有遲疑,便會落在競爭者後頭。但是即使跑在最前端的研究者,也只能苦苦追趕病毒演化的速度,一篇論文還在審查時,現實世界的疫情已經邁向全新局面。

人類要贏得勝利,必需全方面認識病毒,而結構無疑是相當重要的一環。


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