生物科技

登革熱病毒與疫苗 (Dengue Fever)-中

登革熱病毒與疫苗 (Dengue Fever)-中
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

細胞素是發炎反應的重要訊號分子,可調控多種白血球的活化;白血球表面具有細胞素受體,藉由受體與細胞素的結合,獲得發動攻擊訊號。

若巨噬細胞沒有成功吞噬登革病毒,病毒便會與巨噬細胞表面的受體結合,並誘發巨噬細胞分泌過量的細胞素,引起嚴重發炎反應,導致登革出血熱(Dengue Hemorrhagic Fever)與登革熱休克症候群(Dengue Shock Syndrome),其致死率可高達四至五成,這也是登革熱之所以危險的原因。

目前還沒有登革熱的特效藥及疫苗,對於登革熱伴隨的出血及休克,只能提供水份及電解質,以維持患者生命。不過,最近由陽明大學微生物暨免疫學研究所教授謝世良領導的研究團隊,提出一種新的抗病毒策略,為成功治療登革熱併發症帶來一線希望。

研究團隊發現,登革病毒會和巨噬細胞的CLEC5A受體結合,刺激巨噬細胞分泌大量細胞素,因此研究人員利用CLEC5A的拮抗性抗體及阻擾性RNA,成功阻斷CLEC5A受體與登革病毒結合,有效抑制登革熱病毒引發的血管及血漿滲漏,同時預防發炎反應,並保有免疫系統對抗病毒的能力。

未來還要透過基因工程純化出人體的CLEC5A抗體,才能發展成藥物,進行人體試驗。若真的順利研製成功,登革病毒引發的出血性登革熱將不再對人類構成威脅了。

登革熱病毒與疫苗 (Dengue Fever)-上

登革熱病毒與疫苗 (Dengue Fever)-上
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

登革熱(Dengue fever)的病源是由黃病毒科(Flaviviridae)黃病毒屬(Flavivirus)中的登革病毒亞屬所引起,在登革病毒亞屬裡共有四型登革病毒,它們依血清抗原性的不同,分為第一、二、三、四型。登革病毒主要藉由埃及斑蚊(Aedes aegypti)及白線斑蚊(Aedes albopictus)傳播,其中埃及斑蚊的傳染力又比白線斑蚊要強。

不同血清型的登革病毒的分子結構類似,形狀為球形,直徑約30 ~ 50 nm(奈米),是一種具有套膜的RNA病毒。內部是一個二十面體的核殼,外圍則是雙層套膜,此套膜含脂質,而且嵌入外套蛋白和膜蛋白。

其基因體為單股RNA,約含有一萬一千個核酸。登革病毒必須在宿主細胞質內進行複製,病毒基因體可經轉譯生成一個約含3400個胺基酸的大型蛋白,經宿主蛋白酶及病毒蛋白酶作用後可產生十個病毒蛋白。

異種生物器官移植(Xenotransplantation)

異種生物器官移植(Xenotransplantation)
臺中縣立東新國民中學自然領域楊世銘老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在1906年,法國醫師亞力克斯‧卡瑞爾(Alexis Carrel),首次替一隻狗與一隻貓分別植入新的心臟與腎臟,寫下全球首樁異種器官移植(xenotransplant)的先例後,同年馬西歐‧賈包萊(Mathieu Jaboulay) 醫師更進一步嘗試為兩名婦人植入一枚豬的腎臟及一枚山羊的肝臟,可惜的是兩位病人都沒能存活下來,但是這已為人類寫下接受異種器官移植的歷史首頁。

今日,由於外科技術及免疫學的發展人類同種器官移植(allotransplantation)的成效令人相當滿意。我國於1968年5月27日便首次完成亞洲第一例同種腎移植成功以來至今已三十四年,期間我國完成腎、肝、胰、心、肺及心肺同步移植成功,在亞洲器官移植暫居首位,遙遙領先日本及其他亞洲國家。

但因為器官捐贈在東方國家尚未蔚成風氣,不少病人都在等待尋找合適器官當中死亡,所以同種(人類)器官供應完全失衡,器官短缺之情況非常嚴重。於是全球科學家在過去幾十年來,都在探討如何使用動物之器官,作為人類異種移植器官之來源,以解決人類器官極端短缺之現象。

在所有異種器官移植研究中,狒狒與豬被認為是最適合用來進行異種移植的器官供應對象。使用狒狒等靈長類動物的器官雖有基因結構相近的好處,但也因為兩者生理結構相近而造成靈長類的病毒容易感染人類的問題,加上靈長類多為保育類生物且繁殖速度慢,因此數量多、繁殖容易,而且生理學與解剖構造與人類非常接近的豬便成為我們器官來源的新對象。

單株抗體(Monoclonal Antibody)-下

單株抗體(Monoclonal Antibody)-下
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

(一)單株抗體的製作
【註】現在常用的骨髓瘤細胞是小白鼠BALB/c癌細胞株(NS-1),但其體內缺乏二種與核酸代謝有關的酵素(thymidine kinase 及hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase),若將它培養在HAT培養基(內含aminopterin、thymidine 及 hypoxanthine)時,因核酸無法正常代謝而不能生長。而一般正常細胞,如B細胞,則能生長在HAT培養基上,但隨著其生命到達也會死亡。因此唯有同時具有B細胞和癌細胞的融合瘤才能在HAT培養基上不斷地生長。

(二)單株抗體的優點及應用
單株抗體具有極高的專一性(specificity),只會與單一的抗原決定基結合,不會隨意結合其他部位。其亦具有高度的敏感性(sensitivity),所以可以自由控制單株抗體的濃度,以作為檢驗的工具。目前單株抗體已廣泛地應用於醫學、工業、農牧業等不同領域上。

單株抗體(Monoclonal Antibody)-上

單株抗體(Monoclonal Antibody)-上
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

當身體有外來的物質(稱為抗原,antigen)侵入時,體內會採取許多防禦措施來破壞或阻擋這些物質,而B細胞所分泌的抗體(antibody)便是其中一種方式。每種抗原分子上通常有許多可誘導出抗體的部分,稱為抗原決定基 (antigenic determinant),而每個B細胞只能針對一種抗原決定基,產生一種抗體,因此在傳統的血清中,含有許多種不同的抗體,分別對抗不同的抗原決定基。若能挑出各個B細胞,單獨培養成細胞株,則能獲得單一種類的抗體,只會對某一特定抗原決定基反應,則此抗體稱為單株抗體(monoclonal antibody)。

植物基因轉殖技術的原理與應用

植物基因轉殖技術 (Gene Transfer)的原理與應用
臺北市立建國中學生物科劉玉山老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

把一段外來的基因或DNA片段,經過外在力量如注射、載體媒介、基因槍或化學藥劑等方式,使它進入目標細胞(配子、胚胎或體細胞的細胞核、細胞質內),讓外來基因能在目標細胞中繼續複製,或進而在個體上表現該段外來基因所編碼的蛋白質,此種方法稱為基因轉殖(gene transfer)。

近年來許多植物基因轉殖技術被廣泛應用在植物基因調控機制、抗病抗蟲和作物育種的研究上。阿拉伯芥(Arabidopsis)是基因組最早被解碼的植物,也是現今最被普遍使用於進行基因轉殖研究的模式植物。

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