早期病毒感染機制

直至今日,病毒仍然導致許多疾病,威脅人類健康。另一方面,為了對抗疾病,人類也透過特殊設計的病毒製作疫苗。了解病毒如何感染細胞,以及如何引發免疫反應,是對抗疾病的基礎。我們利用先進的光學技術,在超高時間空間解析度下,研究病毒早期感染細胞時,與細胞膜分子的交互作用。
- 詳細介紹 -
病毒感染細胞是個複雜的過程,病毒必須先抓附在細胞表面,穿過細胞表面的細胞膜,將病毒的遺傳物質傳送到細胞內進行複製,最後將大量複製的病毒釋放。透過分子生物學的方法,病毒感染過程中的所需的許多細胞分子已被辨別,透過螢光顯微鏡技術,病毒感染細胞的過程也開始被揭露。然而,科學家對於病毒是如何與細胞的分子交互作用仍然缺少足夠時間和空間解析度。例如:病毒是如何在流動的細胞膜中找到受體?病毒活化細胞膜受體時,是在什麼時間尺度下完成的?

我們和中研院分子生物學研究所的張雯博士合作,結合分子生物學方法以及先進光學影像技術,研究早期感染過程中,病毒與細胞膜受體蛋白動態的交互作用。我們最近利用實驗室所發展的超高速光學顯微技術,首次觀察病毒在剛與細胞接觸的瞬間所發生的事件,探討病毒是如何與細胞膜交互作用,進而達到感染細胞。我們觀察到牛痘病毒一旦抓附到細胞膜表面,在數秒鐘內,就被牽制在數百奈米的區域,這很可能是病毒與細胞膜表面的多醣分子交互作用的結果。重要的是,當我們用超高速(每秒十萬張影像)觀察這個現象時,在這數秒鐘之間,病毒快速的橫向搜尋細胞膜表面,並且不斷地在許多奈米區域做停留,這些短暫停留(次毫秒的時間),可能是病毒與細胞膜受體交互作用的結果。