生命科學

新冠病毒知多少?

它利用「皇冠」特徵征服了其他物種,卻也可能是最大弱點。

撰文/林慧珍
2020-03

生命科學

新冠病毒知多少?

它利用「皇冠」特徵征服了其他物種,卻也可能是最大弱點。

撰文/林慧珍
2020-03

影像來源:維基百科


新冠病毒(SARS-CoV-2)在短時間內成為全球焦點,令人聞之色變,但它究竟從何而來?世界衛生組織(WHO)指出,新冠病毒可能與菊頭蝠有關。這是因為蝙蝠特殊的免疫系統,使牠們能輕易與病毒長期共存:蝙蝠不會因感染而發病死亡,而病毒也不會被蝙蝠免疫系統殲滅,還能在蝙蝠體內「練兵」。


當病毒侵入人體時,免疫系統會辨識這些侵入者,然後啟動各種反應殺死它們,常見的發炎反應就是免疫系統的防衛機制之一,但強烈的作用也可能傷害人體、甚至致死。蝙蝠遭遇病毒感染時,免疫系統的反應速度比其他哺乳動物更快;受感染的細胞會分泌「甲型干擾素」,如同警報般火速通知鄰近細胞啟動防衛機制,免受病毒破壞,並阻止病毒複製。


蝙蝠之所以獨特,在於牠的免疫系統還具備另一種能力,可以控制發炎反應,免於反應過度強烈而發病。這種能力可能是蝙蝠在長途且快速飛行的生活型態下適應演化的結果,目的是有效消除壓力造成的氧化損傷。進一步探討原因,蝙蝠體內確實有一些參與發炎反應的中介物質,其作用活性低於其他哺乳動物。蝙蝠代謝率高但壽命可達40年,遠高於體型相仿的齧齒動物,這可能也與蝙蝠特殊的發炎抑制能力有關。


也就是說,蝙蝠的免疫系統提供了一個與病毒和平相處的環境,沒被殲滅的病毒得以與蝙蝠共存並演化,在蝙蝠免疫系統的「訓練」之下,致病力也跟著提高。這種宿主與病毒之間的恐怖平衡,對兩者都有好處,畢竟若宿主死亡,病毒也難以單獨存活繁衍。


蝙蝠有群居、長距離飛行的生活習性,加上壽命較長,自然有可能傳播體內窩藏的病毒。原本只感染蝙蝠的冠狀病毒能夠攻陷其他物種,主要是因為病毒基因的某些片段發生了突變,導致突出於病毒表面的「棘蛋白」(又稱棘突蛋白)隨之改變。冠狀病毒權威、中央研究院院士賴明詔解釋,棘蛋白不僅使冠狀病毒在電子顯微鏡下看起來像戴了皇冠而得名,也是用來打開宿主細胞門戶的「鑰匙」,而動物細胞表面接收訊號的受體就是「門鎖」。突變後的棘蛋白猶如改造過的鑰匙,可用來開啟另一種物種的細胞「門鎖」,順利進入另一個新天地。


棘蛋白是研發冠狀病毒疫苗的首選標靶之一。賴明詔指出,棘蛋白固然容易變異,但是結構中負責接合並拉近細胞之部位的變化有限。如果能找到針對該部位產生抗體的方式,就有機會研發出適用於多種冠狀病毒的疫苗。


冠狀病毒的基因組由RNA構成。RNA不如DNA穩定,複製過程容易出錯,因此一般RNA病毒的基因組都不大。但冠狀病毒鶴立雞群,基因組幾乎是其他RNA病毒的三倍長,是所有RNA病毒中最大、最複雜的種類。冠狀病毒還能夠以重組RNA的方式,相當頻繁地產生變異,但是基因組中位在最前端的RNA序列相對穩定,因為其中有掌控病毒蛋白酶與RNA聚合酶的基因,一旦發生變異,冠狀病毒很可能無法繼續繁衍;目前抗病毒藥物的研發策略之一,正是設法抑制病毒RNA複製酶(RdRp)。而最前端的RNA序列也是現階段以反轉錄聚合酶連鎖反應(RT-PCR)檢驗新冠病毒時鎖定的目標。賴明詔表示,不同病毒的核酸序列當中還是有各自的獨特變異,正好用來區分是哪一種冠狀病毒。


新冠病毒如此肆虐,勤洗手與適當使用酒精皆是良好的防疫方式。酒精能殺死某些病毒,這是因為那些病毒具有脂質套膜,而酒精能破壞脂質,並使蛋白質變性,讓病毒失去活性而死亡(也可以殺死細菌)。新冠病毒是具有脂質套膜的病毒,因此酒精可以殺死新冠病毒。必須注意的是,酒精的最佳消毒濃度為75%,有利於逐步滲入病原。若濃度過高,脫水作用太強,使病原表面蛋白質迅速凝固,妨礙酒精滲入而沒有效果。