若想找出更有效的抗病毒治疗策略，必须深入了解病毒与免疫系统的互动机制。
免疫反应宛如双面刃
当病毒侵入人体，体内免疫细胞会立刻发动攻击，如本文主角──巨噬细胞（macrophage）与嗜中性白血球（neutrophil）两种白血球。
嗜中性白血球，会吞吃入侵者，如果敌人太多，甚至会“自爆”释放出自己的网状遗传物质（deoxyribonucleic Acid，DNA）黏住细菌，再由附着在 DNA 的酶将其杀死、清除，这个过程称为嗜中性白血球胞外捕捉 （neutrophil extracellular traps，NETs）。
▲ 嗜中性球细胞膜破裂，对病原体喷射大量丝状染色体，高黏性的染色体会困住病原体。同时嗜中性球体内的免疫蛋随之释出，消灭病原体。此时嗜中性球也随之死亡。（Source：NETosis : A Microbicidal Mechanism beyond Cell Death）
巨噬细胞，也会吞噬、分解大量的病原体与受感染细胞。当病原体与细胞表面的受体结合，才能进入巨噬细胞，然后病原体会被分解成碎片排出。这些碎片会被当作抗原，活化其他种类的白血球。另外，巨噬细胞和受感染的细胞还会分泌细胞激素 （cytokine）引起发炎反应，进一步对抗病毒。
▲ 巨噬细胞，也会吞噬大量的病原体，细胞内有酶可分解病原体，再将分解后的废料排出，同时释放细胞激素引起发炎反应。
细胞激素包括干扰素（interferon）、促发炎激素（proinflammatory cytokine）、趋化激素（chemokine）等。干扰素，由受伤的细胞产生，用以警告邻近健康的细胞，赶紧制造可阻止病毒复制的蛋白质，抑制病毒数量。促发炎激素，会增加血管通透性，让血液中的白血球能轻易通过血管壁赶往目的地。趋化激素，会吸引更多白血球，召来更多援军。
问题来了！受感染细胞或巨噬细胞分泌细胞激素，或是嗜中性白血球胞外捕捉，本来都是为了击退病原体。但令人遗憾的是，发炎的副作用与白血球无差别攻击，有时反而造成器官受损或衰竭，甚至导致患者死亡。
那么，有没有一种治疗方法，可以抑制过度发炎反应，但又不影响免疫系统消灭病原体？早在 2003 年，谢世良即开始这项大哉问。
创新构想：抑制发炎反应，但不影响免疫力
2003 年，SARS（Severe Acute Respiratory Syndrome）疫情爆发，其中重症患者出现肺积水、呼吸困难等症状，均非肇因于病毒本身，而是免疫过度反应的结果。
当肺部细胞受感染出现发炎反应，促发炎激素让血管通透性增加、血浆渗入组织中，即会造成肺积水。再加上，蜂拥而来的白血球无差别攻击受感染或健康肺泡，甚至分泌激素呼唤更多白血球前来，恶性循环之下形成细胞激素风暴（cytokine storm），让肺泡细胞受到严重损害，导致病人呼吸困难、险象环生。
然而，SARS 冠状病毒（SARS-CoV）从始至终没有特效药、疫苗，只能将重症患者安置在负压隔离加护病房，施以“支持性疗法”，期盼患者能在良好的照护下，熬过自身的细胞激素风暴，等待自己的免疫系统清除病毒。
当时医学背景出身的谢世良，从深厚的临床与研究经验出发，提出创新治疗观念：
设法研发一种药物，可减缓细胞激素风暴，将发炎反应控制在不致命的程度，又不干扰免疫系统清除病毒，将有效降低感染者的死亡率。
“现有的类固醇消炎效果很好，但有抗药性的问题，而且完全抑制发炎、没有细胞激素也不行，因为病原体还是需要免疫细胞来对付。”谢世良进一步分析，细胞分泌的激素里，促发炎激素跟趋化激素是造成细胞激素风暴的主因；但干扰素不引起发炎只抑制病毒复制。因此具体任务是：如何在抑制促发炎激素及趋化激素的同时，不会影响干扰素分泌，以避免削弱患者抵抗力。
登革热出血热，也源自细胞激素风暴
正当谢世良着手开始研究时，SARS 疫情宣告结束，于是他将战力火速转移到也会让免疫系统过度活化的登革病毒（dengue virus）。
▲ 登革病毒也会引起免疫系统的过度活化。图为登革病毒的横切面。（Source：Girish Khera, Scientific Animations / Public domain）
登革病毒分 4 种血清型别，患者感染过某一血清型的病毒，虽然能对这型病毒终身免疫，对于其他型却只有短暂免疫力。时间一过，抗体甚至会结合成“病毒─抗体免疫复合体”（virus-antibody immune complexes），让病毒更容易结合巨噬细胞表面的受体（receptor），进入细胞内部。
这种抗体反过来协助病毒入侵的现象，称为抗体依赖性增强反应（Antibody dependent enhancement, ADE），正是登革热疫苗研发困难的原因。因为，若是无法同时刺激人体产生对抗四型病毒的抗体，病毒跑到巨噬细胞内增值扩散，其他巨噬细胞又分泌更多细胞激素，循环之下引发细胞激素风暴，将导致高致死率的登革出血热或休克症候群。
痊愈者体内的单一血清型登革病毒抗体，反倒会接应其他血清型病毒，引发细胞激素风暴。
细胞激素风暴的关键受体：CLEC5A（2008 年）
那么，如何减缓登革病毒引起的细胞激素风暴？谢世良的第一步是：寻找病毒是与巨噬细胞表面哪种受体结合，导致细胞激素风暴。在他着手研究后，注意到一种受体：C 型凝集素 5A（C-type lectin member 5A, CLEC5A）。
“CLEC5A 在生化实验中已证明具有传递讯息的功能。因此我推测，CLEC5A 很可能跟后续细胞激素分泌有关。”谢世良解释。
第二步，备制 CLEC5A 的拮抗性单株抗体（antagonistic anti-CLEC5A monoclonal antibody），打在小鼠身上，让这些抗体抢先占据巨噬细胞的 CLEC5 受体位置，阻断登革病毒感染细胞的路径。
结果发现，没有打入这种抗体的对照组小鼠，登革病毒果真引起细胞激素风暴，在发炎、血管通透性增加的情况下，出现严重的皮下、肠道出血症状而死亡。实验组的小鼠在注射抗体后，发炎反应比较缓和，出血症状明显受到抑制。更重要的是，小鼠体内干扰素的分泌正常运作，不受抗体影响。
▲ 登革病毒结合巨噬细胞表面的 CLEC5A 受器，促使巨噬细胞分泌大量促进发炎的细胞激素。大量细胞激素造成更多巨噬细胞聚集，形成“细胞激素风暴”，促使小鼠过度发炎、血管通透性暴增，血浆渗出血管外，出现登革出血热症状。（Source：谢世良）
▲ 被施打 CLEC5A 拮抗性抗体（图中粉紫色抗体）后，巨噬细胞上的 CLEC5A 受器被抗体占据，不会与登革病毒结合。巨噬细胞因此不会产生过量细胞素、导致细胞素风暴，却能持续产生干扰素消灭病毒。在抗体保护下，小鼠保持正常的血管通透性，不会产生登革出血热症状。（Source：谢世良）
CLEC5A 拮抗性单株抗体，成功减缓小鼠登革出血热症状，又不影响干扰素分泌。
谢世良团队研发的 CLEC5A 拮抗性抗体，将染病小鼠存活率一举提高到五成，效果比其他免疫治疗用的抗体显著得多。2008 年，这项研究因着揭开 CLEC5A 是登革病毒引发细胞激素风暴的关键，以及成功制造出有效抗体等重大贡献，登上科学期刊《自然》（Nature），并获多国新闻媒体报导。
其后，谢世良又发现这个机制普遍存在病毒引发人体的发炎反应中，面对日本脑炎、H1N1、H5N1 等流行性感冒病毒，CLEC5A 拮抗性单株抗体均能成功提升小鼠的存活率。2017 年，他将研究触角扩及 CLEC5A 在对抗细菌的角色，发现受体 CLEC5A 是比过去研究焦点“类铎受体”（Toll-like receptor 2- TLR2）更重要的防卫因子，论文也登上《自然通讯》（ Nature Communications）期刊。
登革病毒侵略人体的关键细胞：血小板（2019 年）
虽然 2008 年的研究中，小鼠的登革出血热已获得缓和，但五成的存活率仿佛是谢世良难以突破的魔咒，让他强烈怀疑还有其他免疫细胞或受体参与其中。
历经十余年的研究，2019 年，谢世良与阳明大学临床医学所博士生宋佩珊终于解开谜底：登革病毒进入人体后，会去激活血小板表面的受体 C 型凝集素 2（C-type lectin member 2，CLEC2），促使血小板分泌胞外囊泡（extracellular vesicles）：直径小于一两百奈米的胞外体（exosomes），以及较大、直径数百到一千 奈米的微泡（microvesicles）。
其后，这些胞外囊泡分别会再跟巨噬细胞、嗜中性白血球表面的 CLEC5A 与 TLR2 结合。结合后才是灾难的开始！巨噬细胞会大量分泌细胞激素，引起细胞激素风暴；嗜中性白血球则会出现胞外捕捉，释放出酶跟颗粒，损害周围细胞。
（Source：谢世良）
找到机制后，怎么阻断呢？谢世良团队利用 CLEC5A 基因剔除鼠施打抗 TLR2 抗体，同时阻断体外囊泡与 CLEC5A 以及 TLR2 受体结合，成功压制登革病毒引起的免疫过激症状，小鼠存活率也从 50% 奇迹似的提升至 90% 。本次研究不但揭发登革病毒完整入侵途径，并成功找出治疗方法的研究成果，在 2019 年再度登上《自然通讯》（ Nature Communications）期刊。第一作者宋珮珊博士生的研究论文获得相当高的引用，2020 年《免疫学趋势》（Trends in Immunology）并以专文推荐这项研究揭开“嗜中性白血球的胞外捕捉乃登革热感染机制的关键”，在在显示此项成果具有突破性的意义。
目前谢世良团队正积极发展针对 CLEC5A 以及 TLR2 的双特异性抗体（CLEC5A/TLR2 Bispecific antibody），可望于近期验证阻断 CLEC5A 及 TLR2 受体之效果。
同时阻断 CLEC5 与 TLR2 两个受体，可以有效压抑病毒引起的过度免疫反应。
新冠病毒来袭，减缓发炎或可扭转战局
未来谢世良计划将 CLEC5A/TLR2 双特异性抗体，扩及其他病毒感染引起之急性发炎，以及自体免疫疾病，像是红斑性狼疮或类风湿性关节炎。如今新型冠状病毒（COVID-19）来袭，除了抗病毒药物、疫苗，此种减缓发炎反应的治疗，可能是更及时的救命解方。
目前，谢世量实验室已将过去十余年研究建立的平台，包括基因工程制造的巨噬细胞表面受体、细胞融合瘤技术生产的 CLEC5A 的拮抗性单株抗体、基因抑制小鼠等等，全力转向 COVID-19 的研究。
谢世良指出，病毒基因瞬息万变，可能很快就会产生抗药性；但找出共同的致病机制就不一样了。虽然不同种类的病毒侵入细胞的途径不尽相同，但触发免疫细胞的讯息传递路程却大致相同。因此，找出抗体以阻断病毒与免疫细胞结合，虽然比较耗时耗力，却有机会一劳永逸，对抗不断推陈出新的病毒。
对前线的医护来说，当务之急绝对是赶紧找到能抑制病毒的特效药；研究人员的功课，则是想办法揭开致病原理，找到一劳永逸的解方。
一场演讲邀约，催生惊人研究成果
谢世良十余年的研究成果，源自于 17 年前的一场演讲邀请。
当时，SARS 疫情延烧，时任卫生署疾病管制局长的苏益仁，致电邀请谢世良为民众带来一场演讲，解说病毒如何引起人体的细胞激素风暴。原本只是为演讲做准备的谢世良，找资料时意外发现：当时科学界对细胞激素了解甚少，反倒让自己一头栽入此未知领域。“一通偶然的电话，一个‘错误’的决定，促成今天的成果。”谢世良打趣地说。
但从一个新颖的构想到具体的成果，个中辛苦不足为外人道。谢世良表示：“一个概念只用一句话或半分钟讲完，却要花上几年的时间来完成。”基因工程制造巨噬细胞表面受体、细胞融合瘤技术生产 CLEC5A 的拮抗性单株抗体，皆动辄耗时数年、耗费百万。
另外，实验中不可或缺的 STAT1 与 CLEC5A 基因抑制小鼠，必须从英国进口胚胎，研究员充当奶爸照顾幼鼠，长大后再让小鼠交配，才能在实验中使用，光是备至小鼠就要近一年的时间。谢世良苦笑地提到：“英国不给成鼠只卖胚胎，但胚胎必须低温运送，第一批因为器材漏气死亡；第二批在机场差点被海关打开检查，险些因温度上升导致胚胎受损，还好有贵人帮忙度过危机。”
因想法创新，实验器材必须自己想办法，研究路也走得格外辛苦；但也因为走在最前端，才能有惊人发现。
要当第一，去做从来没有人尝试过的事，这的确很累人，但流泪洒种才能欢呼收割。
▲ “创新的想法，要透过严格的实验来证实，虽然过程极具挑战性，但反而不用担心：‘一觉醒来，自己的研究题目已经被别人发表了！’”谢世良团队研究过程的辛苦与喜乐，尽在这句话中。（Source：谢世良）
（作者：林承勋；本文由 研之有物 授权转载；首图来源：pixabay）
