2022年7月《鑑識科學教育期刊》(Journal of Forensic Science Education)登載了一篇給中學老師的滅屍指南,內容不僅涵蓋基本的科學原理、課堂活動設計和補充教材,還提供免費下載學習單的連結。作者團隊表示,在教室裡引導學生「解決現實世界的問題」,可以提升參與感,整合跨領域學習,並訓練批判性思考與溝通的能力。這裡所謂「現實世界的問題」,指的是如何在殺戮之後,令雞骨灰飛湮滅,不留痕跡。[1]
學生於課前閱讀參考書目《死亡翻譯人》(Death’s Acre: Inside the Legendary Forensic Lab)和《死人會說書》(暫譯;Dead Men Do Tell Tales)[註1]的節錄片段。對昆蟲學、人類學和解剖學有初步的了解後,再欣賞關於美國田納西大學鑑識人類學中心「屍體農場」的紀錄片。[1]法醫William M. Bass於1970年代首創的「屍體農場」,是一個研究人類死屍腐化樣貌,並歡迎大體捐贈者「以有意義的方式,直接貢獻科學」的園地。[2, 3]目前YouTube上有幾支製作用心的英語相關影片,詳情請見文末片單。這裡暫且採用美國《國家地理雜誌》,介紹德州同類設施的繁體中文字幕短片替代。
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。
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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。
Lee, H. C. (1998). Applying Microscopy in Forensic Science. Microscopy and Microanalysis, 4(S2), 490–491
Wallace, J.S., & McQuillan, J. (1984). Discharge Residues from Cartridge-operated Industrial Tools. Journal of The Forensic Science Society, 24, 495-508.