【記者林沂葳報導】當病毒入侵人體,免疫系統需要迅速啟動防禦機制來保護人體健康。國立成功大學微生物及免疫學研究所副教授凌斌團隊的研究發現,人體先天免疫系統能透過RIG-I基因提早察覺到病毒,顛覆過去的認知。研究已發表於美國學術期刊《科學進步》(Science Advances)。
國立成功大學微生物及免疫學研究所凌斌副教授團隊研究發現病毒感測新機制,並發表於《科學進步》期刊。 圖/李冠葳提供
過去研究普遍認為,人體免疫系統需等到病毒在細胞內複製後,才能偵測到病毒核酸。但團隊研究成果中發現,人體防禦機制的啟動時間比過往認知還要更早。成大微免所碩士生李冠葳指出,病毒入侵的第一步是通過胞吞(endocytosis)路徑進入細胞,形成胞內體(endosome),而RIG-I可以在胞內體的入口處開始偵測病毒,啟動免疫反應。「人體免疫系統偵測到的病毒核酸,包括DNA和RNA,而RIG-I負責偵測病毒的RNA。」凌斌補充,因此RIG-I主要幫助防禦流行性感冒、冠狀病毒等RNA病毒。
RIG-I、TAPE、Rab5(胞內體)與RNA病毒形成白點,證明TAPE、Rab5活化RIG-I。 圖/李冠葳提供
當RIG-I偵測到病毒時,便會開始活化,「RIG-I會與其他RIG-I聚集在一起,直到變成一個大分子團。」李冠葳解釋,分子團會與粒線體表面的蛋白質結合,誘使細胞釋放干擾素(Interferon),抑制病毒進行複製,發揮抗病毒作用。團隊還發現在RIG-I基因中發揮重要調控作用的TAPE基因,「我們比較正常的細胞與沒有TAPE基因的細胞,可以看到後者的干擾素數量比前者少。」李冠葳說明。此外,團隊也進行小鼠活體實驗,將小鼠的TAPE基因剔除,發現肺部增生大量的流感病毒,「沒有TAPE基因,我們會非常缺乏對流感的抵抗力。」凌斌說。
剔除TAPE基因小鼠(右)肺部免疫細胞被病毒浸潤的程度較正常小鼠(左)多,發炎更嚴重。 圖/李冠葳提供
然而,在研究過程中也面臨技術上的挑戰。傳統實驗方法難以清楚偵測RIG-I在活化後形成的大分子團,「傳統蛋白實驗會用離心機分離需要的蛋白質和比較重的細胞膜碎片。」李冠葳補充,由於大分子團是一坨蛋白質,較難用現有技術成功分離其與細胞膜,因此團隊會持續研究更有效的技術來分析這些結構。此外,未來研究還會延伸至不同蛋白,例如與RIG-I相似的MDA5蛋白。李冠葳表示,希望藉由探索這些蛋白在免疫系統中的角色,更了解病毒感測機制的運作。
RIG-I訊號傳導模型:病毒經內吞感染,RIG-I檢測病毒後,TAPE促進其活化,釋放干擾素。 圖/李冠葳提供
目前研究側重於學術層面,但團隊希望可以實際應用在醫療上,「隨著對免疫機制細節的深入研究,未來便可就此研究去做針對性的研發。」李冠葳補充,例如鎖定關鍵蛋白開發藥物、疫苗等。國立臺灣大學醫學系學生王同學(化名)表示,此研究是機制上的突破發現,值得將其寫入教科書中,「但如果要應用在疫苗上,實行上還是有一部分困難。」王同學補充,疫苗主要啟動後天免疫,透過深入了解RIG-I或許可以嘗試刺激先天免疫,以疫苗佐劑的方式提升保護力。