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尼安德塔人與穿越時代的腸道菌!與古代人共生,是怎樣的微生物?

寒波_96
・2021/06/08 ・4807字 ・閱讀時間約 10 分鐘

人體內外住著許多微生物,腸道、皮膚、生殖器官、口腔等部位有不少微生物與人共生,可謂小小生態系。這些迷你生物們種類繁多,多半無法人為培養,從前難以研究。

受惠於科技進步,如今可以直接定序樣本中所有 DNA,拼湊不同生物的基因組。因此即使是無法培養、甚至是前所未知的微生物,都有機會被新的辦法找到。

同樣概念也能用於古時候的樣本,了解古代的共生微生物。最近有 2 篇論文發表,分別探討和古代人類共生的口腔與腸道菌。

尼安德塔人會吃草嗎?圖/取自 Mauricio Anton

從牙結石獲得古代口腔微生物

研究古人口腔中的微生物,比研究皮膚、腸道等其他部位容易。這是因為軟組織很難保存,即使有軟組織,除了冰人奧茲等罕見案例之外,裡頭的微生物也很難留下蹤影;相較之下,口腔中的各種成分卻常常會進入牙結石,和牙齒一同遺留至今。

過往曾有一些古代智人牙結石的研究問世,而距今數萬年之久的尼安德塔人,也有過幾件樣本發表。

這次的兩篇新論文,除了 15 個已知樣本之外,又獲得 109 個新的牙結石;這總共 124 件的樣本,分別來自美洲的吼猴,非洲的大猩猩、黑猩猩,數萬年前的尼安德塔人和智人,以及更近期的智人。[1, 2]

貢獻牙結石樣本的古代、現代智人們。圖/取自 [參考資料 1]

各種靈長類動物之間,有些共通的微生物款式,由此可以推論,某些微生物,與靈長類應該有著長期的共生關係,也許超過千萬年。口腔中的微生物,主要有鏈球菌屬(Streptococcus)、放線菌屬(Actinomyces)、細梭菌屬(Fusobacterium)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)幾大類。

研究微生物常常碰到的困難是,近親彼此間變化太多,也有很多不知道的款式。這回由人類牙結石取得的口腔微生物們,根據遺傳差異總共可以歸類為 27 個屬(genus)的層級,可是其中 3 群竟然連名字都沒有。

也就是說,儘管它們曾經是人類口中主要的微生物,整個屬卻都沒有已知的資訊。對於共生微生物,還有太多未知之處。

貢獻牙結石樣本的尼安德塔人們。圖/取自 [參考資料 1]

歐洲智人與尼安德塔人,口腔共享微生物?

這回獲得年代最早的樣本,是距今約 10 萬年的尼安德塔人,來自東歐的塞爾維亞 Pešturina 遺址,其餘數萬年前的尼安德塔人,則位於西班牙、比利時、義大利。

有趣的是,早於 1.4 萬年前的歐洲智人,和更早的尼安德塔人有類似的口腔微生物組成;晚於 1.4 萬年的歐洲智人卻明顯不同,接近後來的智人。已經知道距今 1.4 萬年過後有不少移民進入歐洲。看來狀況是:不同人群,也攜帶不同的口腔微生物。

歐洲較早智人的口腔微生物,和尼安德塔人有直接關係嗎?口腔微生物的形成和寶寶的照顧者有關,研究者因此推論,當初進入歐洲見到尼安德塔人的智人,雙方有過小孩,也獲得了尼安德塔人的口腔微生物。[3]

超過 4 萬年的歐洲智人(以 Zlatý Kůň 為代表)和後來歐洲、亞洲人的遺傳關係。非洲以外的智人尚未分家以前,已經與尼安德塔人發生遺傳交流;但是歐洲較晚的智人,遺傳上和較早的智人移民沒有直接關係。圖/取自 A bumpy ride to the re-discovery of Zlatý Kůň

問題是,上述推論不符合已知證據。智人繼承的尼安德塔人 DNA 皆來自超過 5 萬年前,非洲外族群尚未分家以前的階段。超過 4 萬年前進入歐洲的智人,確實見過尼安德塔人,有些人還有過更多遺傳交流;但是他們後來都滅團了,和更晚的歐洲智人沒有直接關係。[4, 5]

與尼安德塔人擁有類似口腔微生物,距今 1.4 到 3 萬多年前的歐洲智人,非常可能是在尼安德塔人消失以後才進入歐洲,其實沒有見面的機會。雙方的口腔微生物之所以相似,我想並非來自直接交流,而是另有原因。

即使沒有農業,智人與尼安德塔人都吃很多澱粉?

另一項值得一提的發現是,尼安德塔人與智人的口腔,都存在不少會消化澱粉的鏈球菌型號。如果飲食中沒什麼澱粉,這類微生物不太可能這麼豐富;由此推論,尚未發明農業的智人,甚至是尼安德塔人,或許平時都攝取不少澱粉。

古今的智人飲食可謂千變萬化,即使沒有米、麥、玉米等農作物,不依賴農業,光憑採集塊根、塊莖、果果等食物,也能獲得大量澱粉。

美國的猶他,富含澱粉的野生馬鈴薯 Solanum jamesii。考古研究發現,尚未出現農業的一萬年前,當地人已經會食用這種植物。圖/取自 Starch granule evidence for the earliest potato use in North America

至於尼安德塔人吃什麼,目前了解仍很有限。有些研究認為尼安德塔人主要吃肉,尤其是大型植食動物的肉。這回提出的大量澱粉,仍是需要驗證的論點。

我個人的想法是,即使沒有農業,仰賴所謂的採集、狩獵、漁業,不同時空的智人飲食也差異很大,尼安德塔人或許也是如此。有些吃肉當主食,有些大量攝取澱粉,搞不好更接近實際狀況。至今取樣非常有限下,難以評估尼安德塔人的飲食多元性。

一千多年前美洲古人的腸道菌

住在腸道的微生物們會影響消化、免疫等功能,近年來知名度大增,可能連榕樹下的阿伯都知道。

近日發表的另一項研究,獲得了距今 1000 到 2000 年前,幾位美洲古人的腸道菌。取樣腸道菌通常不會深入腸道,而是由糞便採樣。新研究也是如此,稀有的樣本來自美國西南部 3 處遺址的糞便化石。[6, 7, 8, 9, 10]

研究者嘗試 15 個樣本,成功 8 個,定序當中所有 DNA 後,總共拼湊出 498 種細菌的基因組。這兒想要探索的對象是「古代」「腸道菌」,排除疑似非古代的樣本後剩下 209 個,其中只有 181 種源自腸道,最有機會真的是古代人的腸道菌。

圖/取自 PHIL MARDEN

微生物數量多、突變多,品系差異千變萬化,大部分不在人類的認知內;這類研究方法又是靠拼湊 DNA 推測,沒有獲得完整的真正細菌。因此這兒的「種」和一般講的物種不太ㄧ樣,指的是 species-level genome bin,簡稱 SGB。為求方便,本文直接寫成種。

181 種古代腸道菌中有 39%,也就是 61 種之前沒有見過。它們或許已經消失,或是古代美國西南部獨特的款式。探索古代微生物時,發現未知的微生物算是常態。

呼應人類大歷史的腸道共生關係

古代和 789 位現代人相比,大部分腸道菌種類還是共通的,不過遺傳上有點出入。古代樣本拼湊出 2 款 Methanobrevibacter smithii,中文姑且稱之為「史密斯甲烷短桿菌」。甲烷短桿菌常常在腸道發現,它們不是細菌,是古生菌(archaea,也叫作太古生物)。

古代與現代的史密斯甲烷短桿菌,根據基因組差異建構的演化樹。紅色是來自古代美洲人的樣本。圖/取自 [參考資料 6]

超過一千年的 2 款史密斯甲烷短桿菌,遺傳上彼此最相似,落在現代樣本的 DNA 變異之內。估計所有這類古生菌共同祖先的年代,介於距今 5.1 到 12.8 萬年之間,平均 8.5 萬年前。似乎是智人祖先離開非洲時,裝在肚子裡,一起帶著走的腸道菌之一。

有意思的是,美洲古代古生菌和最近同類分家的年代,介於距今 1.6 到 4 萬年之間,平均 2.7 萬年前。倘若估計正確,大概落在智人移民美洲,與亞洲漸漸分家的年代範圍。

這些與人共生的微生物,也隱藏著遷徙移民史的線索。

尚未工業化,沒有抗生素的年代

生活環境、日常飲食,都是影響腸道菌組成的主要原因。和 789 位現代人相比,古人的腸道菌較接近非工業化社會的人,和工業化社會的人差異很明顯,符合預期。

在 PCA 之下的腸道菌組成,古代美洲人較類似非工業化社會的現代人,不像工業化社會的現代人。圖/取自 [參考資料 7]

基因層次上,工業化社會現代人的腸道菌,有比較多分解聚糖(glycan)的基因(endo-4-O-sulfatase、SusD-like protein)。

相對地,古人和非工業化現代人的腸道菌,則有較多分解澱粉、肝糖(glycogen)的基因(carbohydrate-active enzyme,簡稱 CAZyme);另外它們的可動遺傳因子也比較多(mobile genetic element,例如轉座子),也許在變動的環境下,有助於增加適應力。

但是不論工業化或非工業化社會的現代人,腸道菌配備對抗抗生素的基因,都明顯比古人更多。讓我們一瞥抗生素廣泛使用後,對腸道菌的影響。

上述兩項研究,不管論點有無道理,樣本都相當難得,肯定是酷炫的研究!

延伸閱讀

參考資料

  1. Yates, J. A. F., Velsko, I. M., Aron, F., Posth, C., Hofman, C. A., Austin, R. M., … & Warinner, C. (2021). The evolution and changing ecology of the African hominid oral microbiome Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(20).
  2. Turns out developing a taste for carbs wasn’t a bad thing
  3. The surprising evolutionary history of our oral bacteria
  4. Hajdinjak, M., Mafessoni, F., Skov, L., Vernot, B., Hübner, A., Fu, Q., … & Pääbo, S. (2021). Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry. Nature, 592(7853), 253-257.
  5. Prüfer, K., Posth, C., Yu, H., Stoessel, A., Spyrou, M. A., Deviese, T., … & Krause, J. (2021). A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia. Nature Ecology & Evolution, 1-6.
  6. Wibowo, M. C., Yang, Z., Borry, M., Hübner, A., Huang, K. D., Tierney, B. T., … & Kostic, A. D. (2021). Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut. Nature, 1-6.
  7. Ancient human faeces reveal gut microbes of the past
  8. Ancient gut microbiomes may offer clues to modern diseases
  9. Research reveals ancient people had more diverse gut microorganisms
  10. Piles of ancient poop reveal ‘extinction event’ in human gut bacteria

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁


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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。


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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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