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利用母雞為生物工廠抗腸病毒71型lgy

行政院農業委員會畜產試驗所 劉瑞珍、劉振發、陳立人
成功大學 張致維、黎煥耀
行政院國家科學委員會 戴 謙

一、前言

  腸病毒是一群病毒的總稱一共有60幾種病毒。腸病毒71型是60幾種腸病毒當中的一種,也是我們目前已知的腸病毒當中最後被發現的一種。其致病力特別高,尤其是神經系統的併發症。這種病毒是1969年至1973年美國加州的一次流行首先被分離出來,當時就發現有很多病毒性腦膜炎與腦炎的病例。目前60幾種腸病毒中,除了小兒麻痺病毒以外,其餘多沒有疫苗可以預防。腸病毒71型1998年在台灣引起大流行,造成78個兒童死亡,它們由於會引起腦炎、腦膜炎及似小兒麻痺之症狀等併發症而受到重視。

  利用禽蛋生產抗體在多數研究皆可獲得抗體並可減輕病原之影響。成功大學醫學院已建立小鼠腸病毒感染之模式,因此本會畜產試驗所與成功大學醫學院合作,利用禽蛋生產對抗腸病毒之免疫球蛋白(IgY),並探討其應用於預防及治療之效果。

二、利用禽蛋生產抗體的優點

  家禽之蛋黃中含有來自母禽免疫產生之抗體是在多年前就為人所發現。家禽在接受到抗原感染後,會產生免疫球蛋白並貯存於蛋黃中,平均每個蛋黃約有100-200mg之免疫球蛋白,由於家禽蛋中的抗體存在於蛋黃,因此稱為IgY(immunoglobulin of egg yolk)。如果以傳統免疫法進行免疫,每隻雞每個月約可生產1500mg的IgY,其中2-10%是具特異性抗體。利用雞蛋生產抗體除了可以不必犧牲動物的好處外,更由於人類與禽類之遺傳距離遠,人類蛋白質在家禽較易引起免疫反應。另外,IgY的純化步驟方法已有多篇研究報導,因此在IgY的純化技術過程尚屬成熟。由於上述多項優點,以禽蛋生產抗體日漸受重視,目前已有報導利用IgY方式生產對抗大腸菌,幽門桿菌,沙門氏桿菌,牛冠狀病毒,狂犬病毒,或輪狀病毒等多項研究。研究顯示,多數結果皆可獲得抗體,減輕病原之影響。

三、利用母雞生產抗腸病毒71型IgY

  本研究將71型腸病毒不活化之抗原,以來亨雞母雞進行雞胸肉的免疫注射,共進行6次免疫,自第二天起收集每隻母雞所產的蛋,每週將同一隻雞的蛋黃混合後萃取IgY並純化,針對水溶性部分(WSF)抗體產量及特異性抗體進行酵素免疫反應,測定純化IgY之濃度,以人類橫紋肌瘤細胞株(RD cell line,Rhadomyosarcoma cell line)進行病毒感染,並以半數細胞感染量( TCID50,50% tissue culture infectious dose )100 TCID50/0.05ml進行抗體中和試驗(antibody neutralization test) ,觀察細胞病變效應(CPE,Cytopathic effects)分析抗體之力價。 最後再以力價較高之抗體進行小鼠動物試驗,分別利用腹腔注射(IP,intraperitoneal)及口服方式對小鼠人工感染腸病毒71型,經腹腔注射或口服方式給予抗腸病毒之IgY,以探討IgY之療效。

  結果顯示以酵素免疫測定IgY中抗腸病毒之抗體力價在第2週後逐漸升高,5-8 週力價升至最高。資料顯示2-18週每個蛋總抗體產量約為201mg,免疫開始4週至最後一次免疫結束後 5週,每個蛋平均產生抗腸病毒71型抗體為2,075μg。

  抗體中和測試,將不同濃度的抗腸病毒71型抗體和100TCID50濃度的71型腸病毒中和後測試對人類細胞(RD cell)是否產生感染(cytopathic effect)現象,結果顯示在特異性抗體濃度8.5μg/ml以上之IgY,對人類細胞具有保護不被71型腸病毒感染的作用。

  本研究之動物模式測試中利用IP注射法進行攻毒及治療效果驗證,當攻毒劑量在105 PFU時,則對照組之發病率為85-100%,其發病徵候為後肢麻痺增重緩慢(如圖1),而IgY處理組則隨著給予IgY之力價不同(64-512)有所不同,力價愈高則治癒率愈高,力價256以上則100%有效,發病率為0。而IP注射IgY的日期亦有影響,顯示在IP攻毒後1-3天進行IgY IP注射可以完全抑制病毒之侵襲,若延長至2-4天或3-5天則存活率分別降為79%及37%,而對照組則在105 PFU之IP攻毒下,其平均存活率為12%。
圖一、初生小鼠攻毒後(感染腸病毒71型)發病情形。

  若病毒之給予改用口服方式,IgY之給予亦改口服餵飼時,可發現若在小鼠4-5日齡時給予腸病毒71型病毒(3×106 PFU(),則不論是先餵飼IgY再餵病毒或先餵病毒再餵IgY,皆可增加其存活率,使存活率由30%提升為76 %,但若是在小鼠6日齡時口服攻毒則發病率較低,對照組存活率為73%,處理組存活率則為92%(如圖2 DOCX / pdf)。由上述結果顯示,利用母雞為生物工廠來生產抗腸病毒71型IgY是一種可行的方式;且所生產的IgY是可以有效地抑制腸病毒71型之感染。
 

四、未來展望

  抗體生產除利用基因轉殖方式來生產治療疾病用抗體外,另亦可利用傳統免疫方法生產蛋黃免疫球蛋白(IgY)。由於每一個蛋黃中可產生IgY含量達100-200mg,因此以人類之各種病原菌作為抗原,可經由蛋黃生產出各類具保護性抗體。目前已有生技公司生產含IgY蛋之黃粉,所含抗體包括對抗人類的鏈球菌、大腸桿菌、肺炎桿菌、幽門桿菌等。以雞隻為生物工廠來生產具有特殊抗體與利用動物(如羊、老鼠或兔子)生產抗體相比較,在成本花費及生產效率上,利用雞隻來生產抗體是比利用動物來生產抗體更具有競爭力。因此, IgY的應用已受到各界的重視,在可預見的未來IgY的產品將普及在日常活中,屆時連帶可促使部分養雞場轉型,提升獲利。

註:( PFU(plaque-forming unit):成斑單位,細胞被病毒感染後經由染色看到透明斑點的形成

  

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