全球第一養殖業現曙光 國輻中心解出蝦白尾症病毒結構

新網記者歸鴻亭台北報導
2019/2/23 下午 05:19:18 / 生態環保

　國家同步輻射研究中心副主任陳俊榮與博士陳乃齊等人，利用「同步輻射高強度X光蛋白質結晶學技術」與新穎的「冷凍電子顯微鏡技術」，歷時近5年成功解開「蝦白尾症病毒」的精細三維結構與病毒形成過程，成為全球第一個解開此結構的研究團隊，研究成果於2月20日榮登《自然》(Nature)的系列期刊《通訊生物》(Communications Biology)。

台灣光子源高強度X光下蝦白尾症病毒的精細影像。(國家同步輻射研究中心提供)

　陳俊榮表示，蝦子深受消費市場歡迎，國際貿易值在水產品中排名第2，僅次於鮭、鱒魚類。全球蝦類養殖產量年約500萬公噸，產值達300億美金，具有非常重要的經濟價值。然而，多年來蝦類養殖業持續飽受各類病害的威脅，經常在短時間爆發大規模死亡疫情，使得業者血本無歸，其中「白尾症」會導致蝦子尾部肌肉白化，在蝦苗與幼蝦階段的致死率接近100%，目前尚無有效防治措施。

　全球蝦類養殖中，白蝦產量占80%高居第一，而泰國蝦則是台灣蝦類養殖業中，經濟價值最高的品種之一，該研究針對「南美白對蝦（俗稱白蝦）白尾症病毒」及「淡水長臂大蝦（俗稱泰國蝦）白尾症病毒」進行解析。

　陳俊榮指出，病毒的結構相當複雜，因此研究困難度極高。以南美白對蝦白尾症病毒為例，外觀為直徑約35奈米的20面立方球體，由180個蛋白質所組成，中空球體內帶有病毒的基因遺傳分子(RNA)，以往只能透過傳統電子顯微鏡觀察模糊的影像，而無法揭開病毒的細微結構。

蝦白尾症病毒晶體。(國家同步輻射研究中心提供)

　該研究主要使用台灣光子源(Taiwan Photon Source, TPS)的高強度X光蛋白質結晶學技術，再輔以2017年諾貝爾化學獎的冷凍電子顯微鏡技術，成功觀察到組成病毒的650萬顆原子，解析度高達0.35奈米（頭髮直徑的億萬分之一）。研究發現病毒表面密佈180個蛋白質「突觸」，而每個突觸就像一把鑰匙，可以和蝦類細胞膜上的接收器結合，以開啟入侵蝦類細胞的大門。

　陳俊榮說明，瞭解「鑰匙」的細微結構後，就能設計專一性的抗體疫苗，讓疫苗先與鑰匙結合，如此一來，鑰匙就無法插入蝦類細胞膜上的「鑰匙孔」，即可有效防疫。而傳統的研究方法猶如瞎子摸象，只能約略推測病毒結構來研發非專一性疫苗，往往防疫成效不佳，所以目前尚無商業疫苗上市。

　陳乃齊則表示，培養高品質的病毒晶體，是此研究的關鍵瓶頸。由於病毒結構複雜且不穩定，想要培養出排列有序的晶體，相當困難的。近5年間，持續嘗試在各種不同實驗條件下，培育了數百顆晶體，才成功揭開蝦白尾症病毒的神秘面紗。

淡水長臂大蝦（俗稱泰國蝦）。(國家同步輻射研究中心提供)

　目前蝦類養殖業者多採用良種選育、免疫調節物質與化學藥劑消毒等作法，來提升產量與品質。良種選育是一項耗時耗力的鉅額投資，且長時間下來會有種質退化的現象，而免疫調節物質與化學藥劑則可能會造成食安問題與生態危機。如今，台灣學者領先國際，成功解出蝦白尾症病毒的結構，掌握了病毒的生命密碼，同時瞭解感染途徑與致病機制，未來可望發展專一性標靶疫苗，掀起養殖業的巨大革命。