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不是病毒的病毒
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注意 葉偉強 - 科技及醫療 | 2021-01-22 | 人氣:172

不是病毒的病毒朊病毒。
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         一九九七年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了美國科學家普魯西納,表彰他發現朊病毒。朊病毒的發現解釋了各種海綿體腦病的成,是人類對疾病成因認識的一個突破。
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         有一本名為《致命的盛宴》的書,為我們講述「一系列令人不寒而慄的故事:修道院女僕怪死,被認為是魔鬼附身;吃人的部落以及死前奇異的笑容;羊羔不停在圈欄上搔癢;平日裏性情溫和的乳牛突然富有進攻性;大腦成了許多「肥皂泡」 空心洞……
         這一本讓人感到恐怖的書,不是神話也不是科幻,而是一本真實嚴謹的科學著作。那些故事發生在二十世紀,分散在世界上各個國家,研究它們的也是不同國籍的科學家,看上去似乎風馬牛不相及。但是,當這些科學研究越來越深入的時候,他們卻殊途同歸,得出了驚人的相同的結果。
         自從英國爆發了狂牛症,並發現瘋牛症可能與導啟人類受感染的新型克雅氏症有關聯時,立即引起了全世界的緊張與關切,除立即撲殺數以百萬計可能遭受瘋牛症感染的牛,造成英國重大的經濟損失外,同時也投入了更多的經費與人力去探討海綿質腦病變相關疾病的致病機理、感染途徑等,以期能及早預防。
         因此,這本書的作者為了使大眾對克雅氏症(CJD)、庫魯症(kuru)羊瘙癢症(ScraPie)等海綿質腦病有正確的認識與瞭解,實地走訪了歐美國家正在研究該類疾病的專家學者、諾貝爾醫學獎得主等,依照時間的先後順序,將所得記錄與心得寫成了這本書。
         這本書詳細記載了庫魯症、羊瘙癢症、克雅氏症、瘋牛症等發現的經過、臨床症狀、生物機理及疾病之間所存在的各種可能關聯性。經過長期不懈地努力,科學家們終於相信,克雅氏症(CJD)、庫魯症(kuru)羊瘙癢症(ScraPie)都是屬於可傳播性海綿體腦病。也就是說,患病的人或動物的大腦都變成海綿一樣千瘡百孔。此外,類似的病在人類還有致死性家族性失眠症及幼兒海綿狀腦病;在動物有傳染性水貂腦病(TME)、貓科海綿狀腦病及麋鹿慢性衰弱病,等等。
         這些疾病的病源,據說是一種稱為「朊病毒」的病毒。
         一九九七年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了美國科學家普魯西納爾,表彰他發現朊病毒。朊病毒的發現解釋了各種海綿體腦病的成因,是人類對疾病成因認識的一個突破。
         朊病毒,是一種亞病毒。
         什麼是亞病毒呢?就是比一般病毒更小的傳染因子,這一類微小的「妖魔」是二十世紀七、八○年代才被人們發現的。亞病毒包括類病毒,擬病毒和朊病毒。
         目前所知,自然界最簡單的生命物質是病毒,它不具有細胞形態,只含有一種核酸,外面加一層蛋白外殼,在侵入宿主細胞後利用宿主的核酸來複製自己的核酸,在宿主細胞內繁殖後代,最後穿破細胞壁脫身而出,擴增的新一代病毒顆粒又繼續侵犯相鄰細胞。
         七○年代科學家們陸續發現一些更簡單的生命體,它只有一段核糖核酸(RNA)而沒有蛋白質外殼包裹,呈裸露狀態,叫類病毒。從二十世紀五○年代發現一些導致植物病害的病毒後,又發現它們在馬鈴薯、黃瓜、柑橘、菊花、椰子等植物上產生的病害。 這種類病毒侵入後,可能是宿主細胞的核糖核酸提供了必要的酶系,使類病毒在宿主細胞內合成一條核酸互補鏈,再解碼出有關的蛋白質。
         擬病毒是在研究類病毒的過程中發現的,最早發現的是一種引起苜蓿、絨毛菸等植物患病的亞病毒。擬病毒由三千四百個核苷酸、單股閉合環狀的核糖核酸分子構成,在結構上與類病毒相似。
         然而朊病毒卻是一股蛋白質,沒有核酸,和類病毒的結構截然相反,所以,又叫做「蛋白侵染子」。如果認為它是生物,它卻不帶有任何核酸物質,也就是說不攜帶遺傳密碼,這是在一般情況下無法繁殖後代的;如果說它不是生物,它又是一種通過感染生物使其死亡的病原物。
         那麼這股蛋白質感染宿主後又如何變化呢?蛋白質不可能自己複製,它的遺傳物質來源於相應的信使核糖核酸,而信使核糖核酸是由基因轉錄而來的。因此,人們推測這個基因可能來自宿主,通過這段蛋白質的啟動,有可能在宿主體內再解碼成蛋白質。那麼,宿主內的這段基因貯存在什麼地方?為什麼只有這股蛋白質能啟動、活化宿主內潛藏的這個基因?不管這個宿主是人還是牛,狂牛病和人的克雅氏病如此相似,弄清這股毒蛋白是通過何種途徑侵染人和牛的,這又是一個擺在科學家面前的難題。二十五年前普魯西納爾就從一個克雅氏病人的大腦中發現了這股毒蛋白,但直到今天才被公認為病原物。
         普魯西納爾曾經在一九九五年的一期《科學美國人》雜誌上撰文記述他發現朊病毒的過程,他的朊病毒說的核心是,在某種細胞環境中,例如在神經原中,一種發生突變的異常的蛋白質能像病毒一樣在細胞中增殖。它增殖的方式是通過與相應的沒有發生突變的正常蛋白質接觸,使正常的蛋白質的形狀變得和突變的蛋白質的形狀一樣。這種「構象」上的傳遞可以像多米諾骨牌一樣,在同種蛋白質中傳播,結果導致細胞內突變蛋白質大量累積。但是與病毒病或遺傳病不同,由朊病毒引起增殖的突變蛋白直在氨基酸序列上和正常蛋白質是相同的,所不同的是分子的形狀,因此這種增殖實際上是蛋白質的「構象」增殖。
         這的確是一個全新的思想!它對於解釋許多疾病的成因起了非常大的推動作用。但是這個思想曾一度被人們認為是旁門左道。為什麼會產生這種迷思呢?實際上普魯西納爾朊病毒說涉及的幾點都是當時分子生物學已經證實的。第一,人們很早知道蛋白質的構象改變會引起疾病,比如對衰老的一個成因的推測就是變性蛋白質的累積。蛋白質變性實際上就是蛋白質構象改變。第二,人們很早就發現了蛋白質的別構效應——一種構象傳遞現象。當一個大蛋白質的一部分由於和某個物質作用引起構象發生變化時,這個蛋白質的其他部分的構象也會跟著變化。
         也許其他學者沒有能突破的原因是沒有把突變的蛋白質看成是一種病毒,因為迄今為止,所有的病毒都是蛋白質和核酸的複合體。
         朊病毒蛋白質其實是存在於神經細胞中的一種正常蛋白質,雖然它的真正的功能我們還不清楚。變成了致病原的朊病毒和正常的朊病毒蛋白之間在組成上和氨基酸排列順序上都是一樣的,不同就在構象,也就是說,它們形狀有些不同。朊病毒的魔力就存在於其構象中。它使得致病的朊病毒能結合到正常的朊蛋白上誘使正常蛋白質發生構象變化,並使朊病毒有一些特殊的性質,比如耐熱、耐蛋白酶。儘管蛋白酶能輕易進攻並破壞各種蛋白質,對它卻無能為力。能致病的朊病毒蛋白會累積在腦部一些組織中,形成一些特殊的斑塊,所在的組織出現海綿狀的空洞。因為斑被空洞包圍,發現者就戲稱它們是「絢麗的斑」。
         現在我們瞭解了一些朊病毒的特點:
         首先,它沒有核酸,能使正常的蛋白質由良性轉為惡性,由沒有感染性轉化為有感染性。
         其次,它沒有病毒的形態,是纖維狀的東西。
         第三,它具有很強的生命力和感染力,並可大量增殖,對所有殺滅病毒的物理化學因素均有抵抗力;能耐受常規的煮沸、耐受紫外線照射、其在高壓滅菌一百二十二℃經一小時才能被消滅,氫氧化鈉處理需經一小時才可被消滅。現在的消毒方法都對它無用。
         第四,病毒潛伏期長,從感染到發病平均二十八年,一旦出現症狀,半年到一年之中百分百會死亡。
         第五,診斷困難,正常的人與動物細胞內都有朊蛋白存在,在不明原因作用下它的立體結構發生變化,變成有傳染性的蛋白,患者體內不產生免疫反應和抗體,因此無法監測。
         朊病毒的傳播尚未完全清楚,但許多研究證明,含有朊病毒的動物,如患狂牛病的牛腦組織、脾臟、肝臟、腎臟、淋巴結、骨髓、血液等都有傳染性。人一旦誤食,即可經消化道、脾臟擴散到血液,進而感染腦部。英國的病人就多從狂牛病感染而來。
         有關研究還發現,借助角膜移植、眼科手術、硬腦膜移植、顱腦外科手術以及腦電圖植入電極、全身麻醉、生長激素肌肉注射、接受輸血或血製品治療等多種醫療途徑,都存在誘發醫源性傳播的危險性。日本曾報告數十例因未經氫氧化鈉處理的同一供應者的硬腦膜移植手術後發病的事例。
         受到朊病毒傳染或誘發自體蛋白變異所引發的海綿狀腦病,是一個長期潛伏、緩慢發病的過程。醫源性病例的潛伏期可達十五個月到二十年以上,症狀表現為隱襲起病、進展遲緩、出現精神錯亂、進行性癡呆及影響行動、思維、記憶和睡眠等。這種病變主要局限在中樞神經系統,表現為大腦細胞遭到破壞,因細胞破壞後大腦組織形成許多小孔而狀似海綿,故稱海綿狀腦病。
         朊病毒的結構與功能,朊病毒的致病機理,朊病毒的複製等已成為當前病毒學研究的一個熱門議題,並已取得很大進展。


--摘錄自:深入淺出@生物科技
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發表者 樹狀展開