講題 (Title)
以桿狀病毒建立疾病檢測及疫苗同步產生平台：全面防治病毒疾病的新解方
A disease detection and vaccine production platform using baculovirus: a solution for comprehensive control of viral diseases
演講者 (Invited Speaker) 趙裕展 中央研究院 分子生物研究所
小編 (Editor)：張維展 葉彥志
大綱 & 新知
- 桿狀病毒可作為外源蛋白表現工具:
近年來利用基因工程技術製作的重組桿狀病毒逐漸受到重視。昆蟲桿狀病毒表現系統是被全球所認可為有多功能性的基因工程技術且已廣泛使用，使用此系統最大的優點是可以快速生產相當大量的外源蛋白，且利用昆蟲系統所具有轉譯後修飾的能力，可表現大多數正確性高的蛋白質。另外桿狀病毒的感染週期只局限於昆蟲細胞，對於脊椎動物不會有傳染現象，增加了對病毒實驗的安全性及操作的便利性之優勢。
- 表現病毒抗原表現作為病毒病理研究工具:
未知且具有感染人體風險的病毒特性與病理的研究，容易有不易表現病毒抗原呈現、研究成本過高和研究人員感染的高風險等情形。利用桿狀病毒表現系統建構帶有欲測驗病毒外鞘蛋白的假性重組桿狀病毒。利用桿狀病毒抗原呈現技術與原本桿狀病毒的特性，並以真核生物的表現系統提供轉譯後修飾以及於病毒表面抗原呈現等優勢，將桿狀病毒表面表現出欲測驗病毒的辨識抗原蛋白。為研究高危險性病毒提供一個正確性、低成本和安全的假性病毒方法，以供後續在病毒特性及傳播上的基礎研究。
- 農藥殘留檢驗平台:
傳統上農產品的農藥殘留需經過氣相或液相層析質譜檢測技術分析其殘留化學成分，其過程歷時長且高耗費人力與時間。桿狀病毒可做為農業產品農藥殘留的檢測工具。以氨基甲酸鹽類殺蟲劑為例，將攜帶昆蟲本身的乙醯膽鹼酯酶基因的桿狀病毒，感染昆蟲細胞並在其表面展示乙醯膽鹼酯酶，再將感染細胞液用以檢驗農產品樣本的農業殘留情形。比起傳統方法其成本低和能更快速檢測殺蟲劑殘留，且不須額外純化與回收檢測用蛋白，是目前興新的農業產品農藥殘留快篩系統。
- 作為的有效疫苗和的血清檢測工具:
傳統生產疫苗的過程中不僅耗費時間與成本，且在病源膜蛋白的純化步驟時容易破壞其結構，也使得抗體失活或抗原無法有效地與抗體做結合。利用桿狀病毒在細胞表面上呈現抗原，不僅節省蛋白醇化的過程與成本且能完整地呈現抗原本身的結構，增加了抗體辨識程度。另外，抗原呈現的桿狀病毒也可以作為假性的病源，直接且快速地檢測病人血清中是否含有感染病原後的抗體生成，其檢驗過程不僅快速且因完整的病源抗原呈現，而高度準確。
- 疫苗就緒檢測系統:
病毒檢測出來後，利用桿狀病毒表現其所有可能抗原，作為假性病毒抗原長期保存，並在病毒庫檢測系統中建立紀錄，以作為疫苗就緒檢測系統。一旦未來全球面對已知與未知的病毒感染時，即可從該假性病毒庫中迅速辨識其身分，並快速製備疫苗因應。
Q&A
Q:病源的疫苗有很多種類，如DNA、RNA還有adeno virus，那他們當初事怎麼選擇用哪個(種類)種類，是因為成本考量嗎?
A: 多方考量，製造大腸桿菌疫苗不像上述疫苗須添往往是副作用來源的佐劑，也不像DNA疫苗有嵌入人體的風險，生產成本更是比RNA、adeno virus低許多。
Q: 我有一個問題關於COVID virus 的疫苗，我有看到一些paper是用baculovirus，然後植入ems protein，生產之後組成一個virus main partial。那這樣與直接修改 (桿狀病毒) 他表面gp64 (相比)，有什麼很顯著的差異嗎?
A: 第一，植入ems protein過程相當繁複，需三個基因，植入SPY protein只需要一個基因。第二，前者純化不易，容易有高成本低產率的問題。
Q: 用桿狀病毒表現這個SPY protein請教一下老師所講的這個combinational base antibody，如果現在SPY 在桿狀病毒表現出來，是那樣的combination，有沒有可能它在冠狀病毒上表現出來的combination 不太一樣，結果我們用桿狀病毒表現出來的membrane protein 所得到的antibody 在檢視的時候，有曾經造成有一些落差的case?
A: Conformation 都差不多，但桿狀病毒的效果被正證實是最好的，目前全世界的動物免疫幾乎都是用大腸桿菌來做疫苗。
Q第二個想請教一下，就是如果用cell base或著是用老師所研發的這個系統，檢視出他positive的結果了，那是不是最終還是需要回到PCR去confirm他 (病人) 曾經被感染?
A: 最好是有，但最好是在前期就做。
Q: 老師剛剛有提到有些病毒需要佐劑，有些不需要。那位什麼有些需要有些不需要?
A: 大多生產疫苗的佐劑都是由微生物萃鍊所生的，桿狀病毒先天就是一種微生物不需要而外添加就能激發抗體產生免疫反應。
Q: 剛剛老師提到用桿狀病毒表現SPY protein 跟另一個M protein，那表現出那個SPY protein就好，那為什麼還要表現M protein?
A: 表現M protein效果更好，SPY protein只在表面，血清容易辨識，因此容易發生突變，M protein扮作RNA的結構不容易發生改變。
Key words :
大腸桿菌，疫苗開發，病毒檢測
心得
趙博士的桿狀病毒研究演對於生物醫學界、農業領域有所鉅獻，利用桿狀病毒安全、低成本且具有和哺乳類較相近的轉譯後修飾等特性，從檢驗試劑到疫苗的開發再到檢測農產品的農藥殘留都能有所被應用。過去研發疫苗需要先培養大量病毒，再從這些病毒取得去活性或減毒性的病毒顆粒，這個過程不僅難以達成往往也是最具有風險性的，而利用桿狀病毒所合成的類病毒顆粒像是披著病毒外套但卻不具有致病性這樣的特性來激發抗體產生是相對安全的，除此之外，這類的抗原還能夠充當假性病源用於病毒檢測，最令人佩服的是趙博士所提出的vaccine-ready detection system，即一檢測出病毒感染，能立即生產出疫苗，這樣的系統有望對於公共衛生及流行病問題有所改善。