台灣國家同步輻射研究中心的陳俊榮教授、陳乃齊博士生研究助理以及成功大學生物科技所陳宗嶽教授等人，利用台灣光源（Taiwan Light Source
，TLS）及日本春八同步加速器光源（SPring-8）進行跨國研究，耗時近 5 年首度解析出“石斑魚神經壞死病毒（Grouper Nervous Necrosis Virus，GNNV）”的三維結構，並發現病毒表麵密布了“突出單元”（Protrusion Domain）
，成為全球第一個發現這個結構的研究團隊，研究成果登上國際知名期刊《PLoS 病原體》（PLoS Phathogens）。

 

同步加速器光源，讓病毒無所遁形

 

    台灣素有石斑魚養殖王國的美稱
，每年石斑魚的產值超過 80 億台幣
，名列世界第一，而產量年約 2.5 萬(wan)公(gong)噸(dun)

，位(wei)居(ju)世(shi)界(jie)第(di)二(er)。然(ran)而(er)
，近(jin)年(nian)來(lai)卻(que)經(jing)常(chang)爆(bao)發(fa)石(shi)斑(ban)魚(yu)病(bing)毒(du)感(gan)染(ran)的(de)疫(yi)情(qing)
，隻(zhi)要(yao)有(you)一(yi)隻(zhi)石(shi)斑(ban)魚(yu)受(shou)到(dao)感(gan)染(ran)
，整(zheng)池(chi)魚(yu)就(jiu)會(hui)在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)大(da)量(liang)死(si)亡(wang)，造(zao)成(cheng)養(yang)殖(zhi)業(ye)重(zhong)大(da)損(sun)失(shi)。

 

石斑魚神經壞死病毒透過眼睛及腦部感染魚的中樞神經

 

    這個研究首度發現，此病毒表麵均勻密布了 60 顆高對稱性的突出單元，每顆突出單元各由 3 個外鞘蛋白所組成，結構相當複雜精細。突出單元的功能像是“鑰匙”，與魚類細胞膜上的受器結合後
，可以開啟魚類細胞膜大門進而造成感染死亡。

 

    陳俊榮教授表示
，本研究使用的“同步加速器高強度 X 光”
，亮度為傳統 X 光的 1 億倍以上
，可以讓這些“鑰匙”上的細微刻痕無所遁形，其空間分辨率優於電子顯微鏡近 10 倍，可以解析出精細度達 0.36 納米的結構
，相當於頭發直徑的三十萬分之一。

 

疫苗研發新利器，台灣養殖業新革命

 

    石斑魚是台灣養殖業中經濟價值最高的魚種之一，但經常受到病毒感染或環境不良等因素，使得魚苗育成率小於 1%，而目前市麵上的石斑魚疫苗注射成本高且專一性低，效果不彰。

 

    陳宗嶽教授指出，以往透過電子顯微鏡隻能看到“鑰匙”的模糊型體，所以無法發展出專一性的疫苗
，往往造成疫苗亂槍打鳥而無法有效阻止病毒入侵。未來若以“鑰匙”的細微刻痕做為“抗原決定位(Antigenic Epitope)”，可望研發標靶疫苗
，大幅提升疫苗的有效性，為石斑魚養殖業帶來新革命。

 

    陳乃齊表示
，此研究最困難的關鍵技術之一，在於利用“蛋白質結晶學技術”培育高品質的病毒晶體
，培育病毒就像嗬護小孩一樣
，近 5 年間培育並篩選了數百個晶體，才獲得高分辨率的數據。

 

台灣光子源在蛋白質與生命科學研究的新契機

 

    陳俊榮教授說，蛋白質結晶學技術結合同步加速器高強度X光，是解析病毒結構的重要關鍵。石斑魚神經壞死病毒的直徑約 30 納米，體積比一般蛋白質大上 10 倍
，體積越大就越難培育出高品質的病毒晶體，同時也需要更高強度的 X 光才能取得高分辨率的數據，因此研究困難度極高。

 

    即將啟用的台灣光子源(Taiwan Photon Source

，TPS)，亮度是現有台灣光源的 1 萬倍以上，可以解析出更高分辨率的影像結構
，即使病毒結晶太小或品質較差，台灣光子源的超亮 X 光仍可以解出病毒結構，未來估計可以節省 10 倍以上的實驗時間，並可運用在更為複雜的蛋白質結構研究
，以發展各種標靶藥物。