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2021-08/10

科普新冠2 病毒篇|COVID-19感染為何難識別?又為何易突變?

出版時間: 2021/08/09 09:01
更新時間: 2021/08/09 09:22
本文介紹病毒的動作、傳播、突變等,以及新冠病毒的特殊性。資料照片

丘福隆/美國先鋒生物醫學公司前總裁、Scripps Clinic Research Institute研究員、猶他大學醫學院研究員、猶他州立大學生物化學博士

導言:現有新冠肺炎疫苗都是將十幾年疫苗開發研製過程壓縮成一年不到的緊急使用授權(EUA)疫苗,而且目前有些變種病毒已能擺脫現有疫苗的壓制而危害人類,短期內若無新疫苗或新策略,前景將非常危殆。有鑒於此,鼓勵開發新疫苗符合全人類利益。本文將根據已知事實與科學論證,對免疫常識與疫苗開發做簡易的介紹。

【微小無知的病毒】

一條神經往往比一隻病毒大一萬倍以上,因此,說病毒很狡猾會思考,與實不符 。事實上,直徑約100納米的病毒,主要由表殼上帶有許多棘突蛋白(Spike Protein)以及內含一條複製指令的mRNA,根本容不下任何複製病毒的原料或工具。所以,病毒必須躲進宿主細胞,以便利用宿主的原料、設備、空間為它複製後代。病毒與人體細胞的互動有如小白鼠與牛魔王共舞;小白鼠很單純,是牛魔王使事件複雜化。

【病毒如何在細胞內作怪?】

首先,「棘突蛋白接觸受體而登堂入室」不是單純有如「鑰匙打開鎖頭」,而是比較像抗體與抗原之間的「兩手相握」動作;握手之後還要有雙方拉近距離彼此擁抱的現象才能登堂入室。這些動作的能量來自分子折疊(Molecular Folding)。其次,進入宿主細胞的病毒立刻釋出mRNA並開始複製病毒的流程。接著,大量複製品爆離宿主細胞,再行尋找新宿主細胞而繁衍不斷。當初的宿主細胞可能因油盡燈枯而死亡,也可能因耗材過度而暫時休眠。若患者免疫力無法克服病毒的攻擊,又無醫療的外力協助,人體會因供氧不足或器官衰竭而死亡。

棘突蛋白的主要受體ACE-2幾乎無所不在,所在處包括呼吸系統、消化系統、腎、肝、脾、腦、骨髓、淋巴、皮膚 (不包括皮膚表面)等。次要受體Neuropilin-1所在處包括呼吸道、血管、腦神經等。這說明了新冠病毒的破壞威力與難纏之處。

【抗毒免疫防護力 = 先天性免疫力 + 後天性免疫力(病毒抗體 + 特訓殺手細胞) 】

由於棘突蛋白能接觸的各種受體遍佈人體各器官,而且可以說身體那裡弱病毒就打那裡,故對老弱患者的打擊尤易致命。未受感染前,先天性免疫力能有效地執行現有的免疫任務,包括清除癌變細胞與突然侵入的病原體。受到感染後,後天性免疫力開始啟動,有些捕捉到病毒的免疫細胞開始製作抗體,有些免疫細胞則被特訓成殺手細胞。此後,不論是病毒本身或病毒片段,甚至是曾經當過病毒宿主的人體細胞(其表面會帶有病毒的片段)都會遭到抗體與免疫系統的指認與全面追殺。

除此之外,我們必須注意一項生理事實,那就是人體的能量首先用來支持生理器官的功能以維持生命;其次用來保持體溫以維持生物化學作用的最高效率;再其次才用來維持免疫功能的完整。因此,天冷時務必注意保暖,否則為了保持體溫必須用掉許多能量,免疫力會因而低下。

總之,抗毒免疫防護力因體況而有所不同,年齡、病歷、傷痛、基因等造就成個人的體質。接種疫苗則可加強特異性的免疫力。特別是在疫情嚴重期間,每個人都應注意保暖以及自己的綜合免疫防護能力。

【一隻病毒可以致病嗎?】

星星之火可以燎原,一隻病毒進入體內理論上可以複製到置人於死地的病毒量。實際上卻不可以,因為每人都有基本免疫力,足以殺死一些病毒;若一個人免疫力全無,則該人根本無法存活。因此,人人應設法提高自己的免疫力;同時亦應看情況多戴口罩,以防止過量的病毒同時湧入體內而一時無法招架。再者,打疫苗所產生的抗體無論如何都有相當的保護作用,即便是病毒突變到使現有的抗體失去對病毒某部位的抓握作用,現有的抗體仍能抓握病毒的其他部位而發揮抗體的功能,從而防止重症與死亡。

【如何避免被病毒感染?】

病毒感染主要經由人傳人,如果旁邊沒人,你不會受感染,也不會感染他人。因此,在空曠之地或車內唱歌、吃飯、不戴口罩而被開罰單,屬於愚規傷人無理之至。被太陽照耀超過三分鐘以上的大地、建築物、衣物、體表,或熱乎乎菜飯都沒有病毒活命的餘地。不要忘記,指紋手汗含有核酸酵素,旨在殺滅病毒保護人類。因此洗手過勤無益於防疫。

要懂得如何自保可以從「了解為什麼在電梯內要戴口罩」談起。首先,電梯是人來人往的公眾之地。其次,若有人在電梯內釋出病毒於空氣中,這些病毒可能停留在空中存活一段時間。站在旁邊的人,或下一個進入電梯的人,可能因吸入浮遊在空中的病毒而感染。可想而知,如果大家都戴口罩,被釋出或吸入的病毒量會大大減少,若少到個人免疫防護力足以應付,則彼此相安無事。

大家想知道「病毒在空中能存活多久?」這問題沒有確切的答案,但是有紋路可循,諸如:

(1)病毒很脆弱,攝氏40度以上或分解酵素(如汗水、淚水、消化液等)在幾秒鐘至幾分鐘內能殺滅病毒。沿街噴灑消毒液乃對付細菌與蟲害的方法,病毒易逝無此必要。

(2)乾燥空氣(大陸性氣候)有利於病毒浮遊散播;濕潤空氣(海洋性氣候)不利於病毒浮遊散播。

(3)生物化學反應都在液態下進行,病毒躲在宿主人體細胞時生龍活虎,除此之外則容易瞬間消亡。

(4)溫度下降使生物化學反應速度變慢。結冰時,降解病毒的酵素不發生作用,生物分子間也因無法互動而沒有反應,致使病毒能夠長期保持活性。

不能進餐館圍桌把歡,對許多人而言等於生活失去情趣,賺錢沒有意義,對庶民經濟則打擊甚大。一般情況下,進食時患者釋出病毒量很小,高談闊論時則很大。因此,若在疫情等級低時政府允許與親友們一起堂食,應該儘量少說話(多眉來眼去?!),不進食或說長話時則儘量多戴口罩,不失為一種小心可行的變通辦法。

想利用病毒下毒很不容易,因為攜帶病毒非常危險而且技術難度很高。但是,把病毒置入冰塊中後利用冷鏈運輸則甚方便。有識於此,當你住入旅館時應特別注意冰箱的清潔,不要被無意間留下來的病毒感染了。

【為什麼新冠病毒感染那麼難搞懂?】

一般病原體(抗原)感染人體後會產生抗體循環於體內。再次感染時,抗體與免疫細胞會一擁而上消滅並清除進入體內的病原體。可是,新冠病毒首次感染人體時,可以停留在上呼吸道聚集存活,不急於驚動免疫反應產生抗體也不顯示症狀。這時候如果取樣鼻喉做診斷,會得陽性結果;這時候如果打噴嚏或咳嗽,照樣可以釋出病毒感染他人。等到病毒侵入下呼吸道並產生症狀時,往往病情已經較為嚴重。此時若患者已經產生抗體而仍無症狀,而又吸入一些病毒並停留在上呼吸道的粘膜表面,則可能因抗體到達不了粘膜表面,造成雖有抗體卻無法殺毒的情況。這時如果做血液抗體檢測,會得陽性結果;做鼻喉病毒診斷亦可能得陽性結果。故此,新冠病毒的病情診斷必須以這種新的觀念思維去理解。

【病毒為何容易突變?】

病毒複製自己時,也會複製一條長鏈式的mRNA。按理複製品應該與原版完全相同,但由於缺乏再次確認的品管機制,複製品可能稍有差異。這差異就是突變。雖然機率極微,但經過億兆次的複製程序之後,突變數量可觀。一年多來,新冠病毒已產生許多令人頭痛的突變品種。

mRNA攜帶單鏈條核酸基因序列。它指示各別氨基酸該如何逐一串聯成蛋白質長條分子。突變的mRNA會製出突變蛋白質。如果突變的位置特別,使得原先產生的抗體無法辨認突變蛋白質,或者雖可辨認但抓握力變弱,那麼病毒逃避免疫力攻擊的機率變大,造成病毒感染力與毒性發生變化,或增或減。再者,每次突變可能發生在一點或多點,突變也可能是累積式的,因而造成病毒性能上發生各種變化,有時候傳播力增強毒性卻反而變弱。此外,突變也可能將蛋白質分子結構變得較為僵硬,譬如使棘突蛋白從握拳變為伸手開掌(一幅等不及的樣子),因而增加病毒的傳播力。

突變的世界遵循叢林法則,感染力強的病毒會伺機而起擴大地盤。但是如果毒性太強致人於死,會造成失去宿主細胞而自斷生路。另方面,人類的反撲亦為決定性因素。