第三十一卷 第三期 - 2017年一月六日 PDF
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蝦白點症病毒在宿主體內驅動特殊代謝反應以有利於其病毒複製
生物科技與產業科學系
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【105年科技部吳大猷先生紀念獎】得獎人專刊

代管理學之父Peter F. Drucker於2002年「Managing in the next society」中指出,生物科技與養殖漁業將會是本世紀之新興重要產業。這個具有時代內涵的預言,為當今正遭受食糧危機衝擊的世界提出了可能解決方案。在水產養殖中,因養殖蝦類具有全球市場性,亞洲、美洲乃至於非洲都有此產業蓬勃發展。但目前全球正處於嚴重的蝦類疾病威脅,除了2009年爆發之新興疾病--副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus, VP)所引起的急性肝胰腺壞死病(Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease, AHPND)外,1995年起造成蝦類產業崩盤、由蝦白點症病毒(white spot syndrome virus, WSSV)所造成的蝦白點症(white spot disease, WSD)也仍在肆虐著。WSSV的快速傳播、蝦類對於此病毒的無力抵抗以及無以計數的嚴重經濟損失,讓養蝦產業一直尋求對抗此疾病與病原體的有效策略。為達到此目的,對於蝦類與WSSV的相互作用機制應深入探索、全盤解析,然而蝦類與WSSV的研究一直受限於以下兩點:

(1)蝦類並非模式生物,全球公開資料庫有限,使其多數研究時程冗長。再者也因世界尚欠缺蝦類細胞株,而增加研究的困難度。
(2)WSSV乃屬於大型環狀DNA病毒,532個預測可轉錄出的ORFs,有高達90%以上皆屬於新穎性蛋白質,與現今資料庫不具有任何的序列同源性,導致目前多數研究只集中在數個病毒顆粒結構性蛋白質的解析,尚未建立WSSV致病機轉全貌。

有鑑於此,透過提升研究面向與層次,突破現行困境,協助水產養殖產業邁向環境友善的永續經營乃為必行之路。本人及研究團隊與各學術單位達成了知識契合/加成,透過實質緊密合作,讓我們前瞻研究導向進行蝦類與WSSV致病機轉的解析,從基礎研究出發,進而透過基因體學、蛋白體學及代謝體學等系統生物策略,整合跨三學術單位(成功大學、中央研究院、台灣大學)的五研究團隊方式,導入以水產養殖為主要經濟活動的台灣南部地區,以成功大學為核心,拓展這些國家菁英研究能量與充分應用國家醫病級研究資源於水產生物與病原體互動解析。在此等堅持下,終於在系統生物學的研究策略中(涵蓋基因體學、蛋白體學、代謝體學、生物資訊學與動物驗證),於非模式生物也無細胞株的蝦隻,以活體模式證實第一個由無脊椎動物病毒(WSSV)在無脊椎動物(白蝦)中所引起的類似於癌症細胞所發生的瓦氏效應(又稱有氧醣解)、麩醯胺酸分解作用(glutaminolysis)以及脂質合成的失衡,而宿主的mTORC2參與了上述WSSV所誘發之代謝改變。由於本些研究發現WSSV成功複製需要瓦氏效應等特殊代謝路徑,若活化一般細胞常使用的檸檬酸循環 (TCA cycle),也無法達成成功複製的目的。由於水產養殖所面對的則是嚴重的疾病問題,讓產業付出重大經濟代價外,也使地球的綠色環境受到破壞,因此發展[永續經營、環境友善]的水產養殖產業,如同畜產業的發展,優勢品種選育是必定方向。此成果更提供抗病蝦種篩選/育種策略,從基因/代謝面進行優質蝦種選拔,減少蝦隻發生不正常代謝(即瓦氏效應)的可能性,進而降低病毒成功複製機會。
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