利用基因來抵抗病菌攻擊並發展出生化武器疫苗


Gene Against Bacterial Attack Unraveled



ScienceDaily (Oct. 28, 2008) — 來自荷蘭阿姆斯特丹 AMC 醫學中心的研究人員 Joost Wiersinga 揭露了一個基因抵抗的機轉,可以用來對付一種稱為「類鼻疽伯克氏桿菌(Burkholderia pseudomallei)」的致命細菌。由於這種細菌可以拿來做為生化武器,因此研究人希望在未來能開發出抵擋這種細菌的疫苗。



圖1. Burkholderia Pseudomallei.


人類與生具有能抵抗致命細菌的先天性免疫系統。然而在我們身體中,基因是怎麼一步步變成抵抗細菌的影響,這個仍就是一團迷。有一種細菌稱為類鼻疽伯克氏桿菌(B. Pseudomallei),由於這種細菌會設法逃避醫療行為,因此相當適合成為生化武器。這種細菌可以躲藏在我們人體中長達數年的時間,而且不會被我們的免疫系統偵測到。接著,細菌會突然間被啟動,然後開始在我們體內擴散,接著患病便因為血液中毒(blood poisoning)而死亡。




圖2. close-up to a single colony of B.pseudomallei on blood agar. Note the wrinkled appearance which may not be apparent before 3-5 days growth. Pseudomonas stutzeri can be confused with B. psuedomallei due to its similar colony morphology.(圖片來源:http://www.pathcentre.health.wa.gov.au/pmb21.htm


來自 AMC 的醫生 Joost Wiersinga 以及 Laboratory for Experimental Internal Medicine 發現了一種基因蛋白組合可以讓致命的類鼻疽伯克氏桿菌變得無害。



圖3. 希望開發出類鼻疽伯克氏桿菌疫苗的 Joost Wiersinga 醫生。(圖片來源:http://www.ikwildokterworden.nl/interviews/coassistenten/Joost-Wiersinga-i-Handboek-voor-de-co-assistent-i.html


Immune system fooled 欺騙免疫系統

Wiersinga 將他們的重點放在一種稱為「Toll-like 受體(Toll-like receptors)」上。這是一種蛋白質,它是我們身體抵禦病原體入侵時的第一道警示蛋白。目前有十種已知的 Toll-like 受體在我們身體免疫系統的免疫細胞上被發現。這十種 Toll-like 受體如同十種警報密碼。每個細菌在進入身體之後,當它與免疫細胞進行接觸時會輸入它們所擁有的 Toll 密碼。如果免疫系統發現與其接觸的這個病原體所攜帶的密碼是已知的病原體時,便會發出警報並啟動抵抗機制。然而,類鼻疽伯克氏桿菌他會輸入偽造的密碼,將自身偽裝成對人體無害的細菌來欺騙我們免疫系統的查哨。如此便會讓我們身體的免疫系統一直處在等待的狀態而不會察覺已經被入侵。



圖4. Alexis Toll-like receptors 詳細全圖(圖片來源:http://www.sapphirebioscience.com/images/wallcharts/alexis_toll_like_receptors_detail.jpg


不過有一些人具有抵抗力:也就是說這些人會遭受感染,但卻不會發病。Wiersinga 發現這種抵抗力來自於基因。他發現 toll 受體會避開類鼻疽伯克氏桿菌。他藉由培養小鼠 DNA 做到這一點,這些 DNA 可以用來調節生產 Toll-2 過程的開關。「利用基因來將 Toll-2 關閉的群組,可以在細菌的感染中存活下來,」Wiersinga 這樣說到。「我們同時也研究其他的受體,比如說 Toll-4 受體,不過它並沒有影響,儘管這個受體在過去十年來的醫學研究都被公認為是最重要的受體之一。」當然這項研究最終的目的就是希望能開發出疫苗。



圖5. Signaling Events of the Innate Immune Response.(圖片來源:http://ccforum.com/content/figures/cc1854-1.jpg


Wiersinga 與他的研究同僚一起在 Oxford 的 Wellcome Trust 中工作,而臨床則在泰國進行。在亞洲,類鼻疽伯克氏桿菌是一種地區性的疾病,每年都有上千人深受其害。這項研究結果已發表在多種知名的國際期刊上,包含 PloS Medicine、Science、Nature Reviews 都有相關的論文。這一項工作的經費則是由 NWO 所提供。


Adapted from materials provided by Netherlands Organization for Scientific Research.



原始報導:
ScienceDaily:Gene Against Bacterial Attack Unraveled


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1. 珮慈的網頁:= About Burkholderia psedomallei =

2. 類鼻疽致病菌 (Burkholderia pseudomallei) 的實驗室診斷 1-7 [PDF file]