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以香蕉生產豬生殖與呼吸綜合症口服疫苗之開發研究
由臺灣大學黃鵬林教授(現借調中國文化大學，擔任該校農學院院長)及鄭謙仁教授所領導的研發團隊，近日以香蕉作為口服疫苗，研發防治豬生殖及呼吸道綜合症(PRRS) 策略，取得突破性進展，研究成果登載於國際傑出期刊“Plant Biotechnology Journal”，並榮獲刊登於甫出刊之當期雜誌封面，該項研發係為「農業生物技術產業推動辦公室」推動的產學合作案，計畫經費由國科會及農委會支持，瑞寶基因公司及福陞興業公司產學合作部份經費補助。
本項研發成果為跨領域研究團隊所獲得的研究進展，該團隊致力於動物用口服疫苗的研發，研究成員包括臺灣大學園藝系黃鵬林教授、杜宜殷副教授、詹惠婷博士、以及獸醫專業學院鄭謙仁教授、龐飛教授、及賈敏原博士。
PRRS對養豬產業所造成之危害
豬生殖與呼吸綜合症病毒 (porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV) 近年來嚴重感染豬群，造成養豬業重大經濟損失。PRRS是非常重要的豬病毒性疾病，本病過去曾被稱之為藍耳病或神祕豬病，造成歐美及世界各地嚴重的經濟損失。在台灣亦造成母豬晚期流死產，哺乳仔豬虛弱、育成率降低。此病在 1980 年代末期被發現後，在美、加、西歐均有病例報告，在臺灣無論是臺灣省家畜衛生試驗所、臺灣動物科技研究所、屏東科技大學及臺大豬病研究室，皆曾以豬肺臟巨噬細胞及免疫螢光抗體染色證實本病的發生，並推斷自1991年起該病毒即已侵犯台灣豬場。本病類似感冒症狀，在臺灣豬場感染後，以持續盤桓及造成嚴重之二次性細菌性併發症於保育豬及肉豬為特徵，因此造成極大的危害，並造成豬場的重大經濟損失。另外，豬場常有出生仔豬於分娩舍即因呼吸道症狀死亡的狀況，亦懷疑是PRRSV感染所致。本病在臺灣的病害較國外疫情嚴重，是否因病毒株的差異所造成，抑或是臺灣飼養管理方法的特殊性而造成，亟待探討，也因此突顯本病在本土研究的重要性。
以「植物口服次單位疫苗」作為新一代疫苗的開發策略
目前尚無有效的疫苗能控制PRRS的發生，市面上所使用的死毒疫苗，並不能有效的活化宿主免疫防禦機制，而減毒活毒疫苗對同源病毒株 (homologous isolates) 雖有保護效力，但對異源病毒株 (heterologous isolates) 的交叉保護效果則不佳，且在歐洲甚至有報告指出豬隻在使用減毒活毒疫苗後，導致臨床上有 PRRS 疫情的出現，經由基因序列的比對，發現這些病毒的序列和疫苗毒是非常接近的，推測爆發原因可能和 RNA 減毒活毒疫苗的基因序列發生回變有關。
運用植物基因工程技術，將病毒基因體內，能誘發動物免疫反應的蛋白質之對應基因序列，轉移至植物的染色體內，以植物的可食部位作為生物反應器，表達該基因產物，生產免疫醫學用途的抗原 (又稱為次單位疫苗)，即為植物性口服疫苗。利用植物為基礎所開發之口服次單位疫苗，免於注射費時費力，使用方便，能誘發免疫反應，經濟價值高，無動物性病原菌感染之虞，具有生產容易、成本低、安全性高、製備過程簡便、儲藏容易等優勢。
研究團隊在論文中指出，以植物為基礎開發次單位疫苗，將成為新一代疫苗開發的主要趨勢，以口服的方式活化黏膜免疫反應，進而誘發體液與細胞免疫反應，藉以幫助宿主抵抗外來病原的入侵，同時兼具可大量生產、價格便宜、方便保存和投予便利等優點。PRRS疾病主要是經由生殖道或呼吸道黏膜侵入體內，特別對肺臟巨噬細胞具有親和性，感染肺臟巨噬細胞後進而導致宿主的免疫抑制，故若能以活化黏膜免疫的方式將病原直接阻隔於體外，則能有效防止宿主免疫抑制反應的產生。
吃香蕉免打預防針，美夢可能成真
什麼是口服疫苗？口服疫苗為經由食用方式使抗原進入脊椎動物體內，誘導免疫系統產生抗病機制，以達成預防疾病的效果，如小兒麻痺口服疫苗、及輪狀病毒口服疫苗。經攝食後之抗原可由腸道內M細胞傳送，產生黏膜抗體反應，對腸道、及黏膜所引起的疾病具有良好之功效。
口服疫苗的優點：疫苗經由口服可免除注射產生的疼痛及恐懼，也可避免因注射而造成的血液污染。
本項研發應用計畫所建立之關鍵平台技術，已成功應用於豬生殖及呼吸道綜合症之防治，未來將可廣泛應用於解決其他的動物性病毒性疾病，甚至人類的病毒性疾病上，利用口服香蕉誘發免疫反應，有可能預防重大流行性疾病諸如肝炎、流行性感冒、及禽流感等，將有潛力改寫醫療歷史，對人類具有重要的貢獻。
香蕉口服疫苗的優勢與展望
研究團隊選擇香蕉作為表達系統，具有其優勢，因為多數的熱帶及亞熱帶地區均可種植香蕉，且可以生鮮食用，可免除抗原蛋白遭受烹煮加熱破壞，降低誘發免疫能力的疑慮，因此香蕉實為一優良之生物反應器。口服表達GP5基因工程香蕉疫苗之豬隻，以間隔兩星期經三次口服後，在第一次餵飼後三個星期，可引發豬隻對 PRRSV專一性細胞及體液性免疫反應，而在第一次餵飼後四星期即可達到穩定的狀態。在豬隻的攻毒實驗中，接受此組疫苗的豬隻，可有效遏止其豬生殖與呼吸綜合症的病毒血症，且豬隻肺臟並無間質性肺炎病灶的產生，而以及時定量反轉錄聚合酶增幅反應檢測，此組豬隻的組織病毒量也在最低值。
此一研究成果為全世界首例，證明香蕉口服疫苗於哺乳類動物具有成功的免疫效果，而許多受黏膜免疫系統保護的動物疾病，甚至人類疾病，亦可經由口服植物性疫苗之途徑而達到預防的目的。屆時，農業朝向生物科技方向的發展，將有明確且成功的模式出現，此模式將對農業帶來重大的學術及經濟貢獻。
發表文獻：
Chan, H. T., M. Y. Chia, V. F. Pang, C. R. Jeng, Y. Y. Do, and P. L. Huang. 2013. Oral immunogenicity of porcine reproductive and respiratory syndrome virus antigen expressed in transgenic banana. Plant Biotechnology Journal 11: 315-324.
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