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真是好狗命——保護狗狗健康的生物製劑

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/09/25 ・2033字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 594 ・九年級
Credit: Y0$HlMl via Flickr
Credit: Y0$HlMl via Flickr

作者:雷漢欣

隨著社會結構的改變,獨身人口越來越多,少了親人在身邊,寵物的陪伴更顯重要,對許多現代人來說,狗狗不僅是寵物、朋友,更是無可取代的家人。我們有先進的醫學可以保護家人健康,但狗狗的醫療照護還有很大的改善空間,在人類用藥開發上有豐富經驗的農科所,為了增進伴侶動物的福祉,展開犬隻血清製劑、診斷試劑、疫苗等生物製劑的研發,從治療、檢驗、預防三個階段切入,全方面保護狗狗的健康。

雖然國內已有動物用疫苗的產業,但對象都以經濟動物為主,農科院有抗原篩選、蛋白質表現技術及治療用抗體製備平台的優勢,能進一步開發寵物單 / 多價疫苗平台,「我們這個跨領域的團隊有來自獸醫、動科、生化、醫技、化工等背景的人才,彙集了不同的專業,我們能做讓研究更加完整。」農科院的杜清富組長說。

安全疫苗 保護狗狗抵抗疾病

安全疫苗 保護狗狗抵抗疾病

俗話說:「預防勝於治療。」讓狗狗免於傳染性疾病的威脅,最好的方法就是接種疫苗,讓身體產生抗體保護自己。農衛院以高免疫原性胜肽表現技術平台,研發犬瘟熱病毒(Canine Distemper Virus, CDV)、犬小病毒(Canine Parvovirus, CPV)和犬傳染性肝炎病毒(Infectious Canine Hepatitis Virus, ICHV)三種對狗狗威脅最大的病毒疫苗;並以反向疫苗學中的免疫蛋白質體學(immunoproteomics)技術研發鉤端螺旋體(Leptospira)及支氣管敗血性博德氏箘(Bordetella bronchiseptica)兩種細菌疫苗,以這兩種技術製作的蛋白質雞尾酒疫苗,可以避免活毒疫苗存在的風險,保障狗狗跟主人的安全。

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當病原第一次入侵身體,體內的免疫系統辨識到病原表面的蛋白質,會產生能結合表面蛋白質的抗體,並對此蛋白質產生記憶,當同樣的病原再度入侵時,免疫系統能夠迅速產生對應的抗體。接種疫苗的目的是讓免疫系統預先認識病原的「長相」,當真正受到病原入侵時,能夠快速產生對應的武器來抵擋病原的攻擊。

以犬傳染性肝炎病毒(ICHV)為例,目前市面上使用的疫苗是活毒疫苗,來自於致病的野外毒和類似野外毒的疫苗毒,活毒疫苗能讓身體產生免疫反應而不導致生病,但有突變的風險,因此農科院選擇以高免疫原性胜肽表現技術平台研發疫苗,使用野外毒身上的一段胜肽作為抗原讓免疫系統辨識,可以避免野外毒活毒疫苗的風險外,在犬隻的試驗中,農科院研發的疫苗所產生的抗體力價更遠高於市售活毒疫苗。

由儀器控制培養基的環境,大量培養大腸桿菌產生疫苗用的蛋白質抗原。攝影/葉子瑋
由儀器控制培養基的環境,大量培養大腸桿菌產生疫苗用的蛋白質抗原。攝影/葉子瑋

多才多藝的蛋白質雞尾酒疫苗

細菌的尺寸比病毒大上百倍,表面上有更多讓免疫系統辨識的蛋白質,每一個蛋白質被抗體結合後對細菌的傷害不同,要讓許多抗體同時作用在細菌表面的多個蛋白質,才能殺死細菌。鉤端螺旋體跟博德氏菌都是人畜共同傳染性細菌,沒有抵抗力的畜主可能因為身邊的動物接種活毒或減毒疫苗而受到感染,「我們可以用科技來避免這個問題。」杜組長說,因此農科院以反向疫苗學技術,研發由多種蛋白質抗原組成的蛋白質雞尾酒疫苗。

研究人員以反向免疫學的技術,先讓非標的動物對細菌產生免疫反應,萃取細菌全身的蛋白質,展開在二維電泳膠體,將含有抗體的血清跟蛋白質反應,篩選出被抗體結合的蛋白質後,一一辨識蛋白質的身份,保留存在於細菌表面的蛋白質,將這些蛋白質對應的DNA序列個別嵌入大腸桿菌的質體,讓大量培養的大腸桿菌產生病菌身上的蛋白質,再將純化後的蛋白質重新打入動物體內,確定會此蛋白質會啟動免疫反應產生抗體後,於離體試驗中測試單一抗體中和病菌的力價,再從不同抗體組合中找出力價最高者,最後決定雞尾酒蛋白質抗原的疫苗組合。

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研究細菌疫苗,研究人員需要重複多次蛋白質和抗體的篩選流程,雖然花費大量的時間和心力,「過程中雖然有許多辛苦的的方,每一次出現小小成果,都讓人非常開心。」杜組長說。研究人員已從上百個蛋白質中選出30個候選者,確定能於體內產生免疫反應,此團隊現在與中台科技大學的教授合作,進行抗體力價的離體試驗。

農科院動科組杜清富組長(右一)與研究團隊。攝影 / 葉人瑋
農科院動科組杜清富組長(右一)與研究團隊。攝影 / 葉人瑋

疾病檢驗與治療用血清

對於已經生病的狗狗,農科院也研發了檢測和治療的方法。狗狗最常見的疾病方生在呼吸道跟腸道,考量了疾病的發生率和致死性,研究團隊針對犬小病毒、犬傳染性肝炎病毒和犬瘟熱病毒開發疾病檢測平台。對於疾病的治療,研究團隊以SPF(無特定病原)豬隻為平台,針對致死率達80%的犬瘟熱病毒,誘導豬隻的免疫反應,產生強效的抗犬瘟熱血清,抗體純化後可以施打到染病的狗狗體內治療犬瘟熱,此技術平台已技轉給聯亞生技。

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小鼠研究指「間歇性禁食」可延年益壽——重點不在總熱量,延長用餐間隔才是重點!

台灣科技媒體中心_96
・2021/10/24 ・2679字 ・閱讀時間約 5 分鐘

2021 年 10 月 18 日,國際期刊《自然醫學》(Nature Medicine)公開的一篇研究論文,探討飲食模式和改善生理健康之間的關係。研究將小鼠總共分為五組:(1)自由取食、(2)限制 30% 的熱量攝取,但沒有禁食期、(3)限制 30% 的熱量攝取,半天內給食三次,另外半天禁食、(4)限制 30% 的熱量攝取,每天只給食一次,其他 21 小時禁食、(5)熱量攝取總量不變,但每天禁食 21 小時。

研究運用液相層析質譜儀(Liquid chromatography–mass spectrometry),以及轉錄組分析(Transcriptional profiling)等方法,發現僅「禁食」而沒有減少攝取的總熱量,就足以得到在限制熱量的飲食模式時出現的大部分代謝與核酸轉錄的特徵,以及延長壽命、防止衰弱等健康上的好處。

該研究歸納出以下三大結論:

  1. 過往研究限制熱量攝取的好處時,無法分辨原因是「總卡路里攝取下降」還是「有規律的長時間禁食」。這篇研究協助釐清熱量限制帶來好處的原因,發現單純禁食而並不減少總熱量攝入,就足以達到有助代謝和延緩老化這些健康效果。
  2. 研究是在特定的條件下所觀察到的現象,不同性別及不同品系的小鼠,禁食的效果就不同,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。
  3. 禁食很可能是限制卡路里攝取時,可改善健康和長壽所必需的關鍵。如果可以證明適用於人類,未來可能幫助人們在不需要減少卡路里攝取總量的情況下,也能延緩老化、促進健康。
圖/Pixabay

大爆吃再間歇性禁食更健康?仍有待證實

臺大醫學院腦與心智科學研究所教授王培育指出,適當的飲食限制對於促進代謝、預防疾病及延長壽命的益處已是廣為人知。然而在早期用酵母菌、線蟲及果蠅作為實驗對象的研究中,受限於實驗模式,大多是以稀釋食物中的營養成份且自由飲食的方式來觀察飲食限制的好處 [1][2][3]

而在哺乳類中,小鼠或猴子實驗則是以每日一到二次或數日一次的方式,餵食正常食量的 40-80% [4][5],因此,一直以來飲食限制所帶來的好處被認為是降低日常飲食中卡路里的總量所導致。但是這些傳統的觀點在近年來的研究中已是備受挑戰,例如每日限制時間或食物量的餵食或禁食(於幾個小時內自由飲食或吃完定量的食物),也可明顯的達成健康長壽的好處 [6]

所以,重要的究竟是卡路里減量,還是禁食?本篇研究利用特定品系的小鼠,以系統性的方法實驗數種飲食的模式並且分析多種代謝及生理指標。結果顯示適當的禁食,可能是影響健康指標的關鍵,然而這是否意味著大吃大喝但間歇性的禁食是比少量及少餐更好的選擇呢?有待日後有更多的研究證據來說明。

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規律禁食/進食,比總熱量攝取更重要

王培育也指出,這份研究僅使用了兩種品系的公、母小鼠進行研究,便可觀察到飲食限制對於不同性別及兩種品系小鼠的生理反應造成許多的差異,顯示本研究是在特定的條件下所觀察到的現象,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處,因此營養均衡、不必在卡路里上斤斤計較,一樣可能擁有健康長壽。

王培育指出,這份研究詳盡的比較了長期限制總熱量攝取與間歇性禁食,對代謝、老化以及壽命的影響,結果也顯示了有規律的間歇性禁食也許就足以帶給我們健康上的各種好處。這告訴我們,吃什麼、吃多少固然重要,何時吃以及飲食是否規律也許更重要。這結果與上月一篇發表在期刊《自然》(Nature)上的果蠅間歇性禁食實驗結果不謀而合 [7]

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處。圖/Pixabay

「禁食」才是有助代謝的關鍵

國立中興大學食品暨應用生物科技學系特聘教授蔣恩沛指出,過去許多研究都發現「限時進餐」或「限制進餐量」具有代謝益處,並延長小鼠的壽命。然而這些發現並無法釐清,哪些是純粹因為減少熱量攝入引起的好處,而哪些是因實驗要控制卡路里而無形中施加了禁食所致。

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本研究在小鼠實驗中發現,限制卡路里的飲食方式,促成葡萄糖代謝、虛弱和壽命的各項改善,其實需透過「禁食」來達成。研究推翻了長期以來認為卡路里限制飲食對哺乳動物有益僅是由於減少總熱量攝取的觀點,並強調當中的「禁食行為」才是有助代謝(例如提升胰島素敏感性)和延緩老化這些保護作用的重要原因。

研究結果揭示了我們何時以及吃多少食物,如何調節代謝健康和壽命,並證明每天延長禁食,而不僅僅是減少熱量攝入,可能是熱量限制飲食對改進代謝和延緩老化的原因。過去已有研究表明,延長兩餐間隔對健康有益,本研究結果與過去研究也有相當的一致性。

蔣恩沛表示,人類老化過程中所伴隨的退化過程和疾病,有許多變因,除了攝食量、飲食方式、種類,還有基因、環境因素,甚至腸道菌相,均可能扮演角色,遠比實驗動物複雜。然而可以確定的是,限制熱量攝取可提供代謝上的益處,並可能減緩衰老、延長壽命。

圖/Pexels

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

參考資料:

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