曾繁安｜科技大觀園特約編輯
一場怪病的大流行，促成疾管局的成立
1998 年的臺灣，一場奇怪的流行病在孩子間蔓延。除了發燒，病患的手脚掌和臀部等處還起了紅疹或水泡，口中出現會疼痛的潰瘍。這個怪病傳染力極强，讓成千上萬名孩童染疫，更可能導致嚴重神經性疾病如腦膜炎、肢體麻痹的重症，最終奪走了 78 個小生命。後來，何曼德院士所主持的研究團隊進行鑑定調查，才確認了這起災禍的罪魁禍首──腸病毒 71 型病毒。
腸病毒的傳染途徑，包括受汙染的水或食物、帶有病毒的飛沫及患者的分泌物。目前針對腸病毒感染仍無特殊的治療方法，大多是給予支持性療法。雖然大部分病例會在十天後自然痊愈，但五歲以下的幼童因免疫能力尚未完備，是重症的高風險群。圖／wikimedia
這場前所未見的疫病大流行，對臺灣的後續影響非常大。現於國衛院感染症與疫苗研究所擔任副研究員的劉家齊博士，如是説道。疫情過後，為了更好地統整醫療資源，建立現代化的防疫體系，原先分散的行政院衛生署防疫處、預防醫學研究所及檢疫總所三個單位，在 1999 年被整合成爲「行政院衛生署疾病管制局」，即今日衛生福利部疾病管制署（CDC）的前身。自此，臺灣開始進行長期的傳染病監測系統，啓動「人用疫苗自製計畫」，也建立了完整的腸病毒防治工作指引與手冊。
從小兒麻痹症到手足口症，腸病毒家族身世解密
「腸病毒屬於小 RNA 病毒科（Picornavirus），是一群病毒的總稱，它大概有100種以上的血清型（即病菌中特定不同的亞種），科學家將他們區分爲 A、B、C 及 D 四大類型。」劉博士娓娓道來。目前科學家發現，除了腸病毒 71 型，手足口症另一主主要病原體還包括克沙奇 A16 型。
人類與傳染病奮戰的歷史中，擁有龐大家族的腸病毒（Enterovirus）肯定占有一席之地。不過就像孫悟空七十二變，只要病毒上的蛋白質序列有所變化，就會變身成不同的病毒類型。以小兒麻痹病毒為例，雖然它也是腸病毒的一員，但因爲它是腸病毒 71 型的遠方親戚，兩者的蛋白質序列有高達 50% 的差異，因此小兒麻痹疫苗並沒有辦法防治手足口症。
現於國衛院感染症與疫苗研究所擔任副研究員的劉家齊博士，投入腸病毒研究已有二十年。圖／nhri.org.tw
劉博士指出，目前除了小兒麻痹疫苗之外，腸病毒沒有任何疫苗或特效藥可預防治療，因此開發疫苗、為幼童提供保護力，成爲一大關鍵目標。而臺灣疾管署長期大規模的疫情監測與分析，確認導致重症主要為腸病毒 71 型（EV71），因此疫苗研發的目標，就決定先從這一型別開始下手。
疫苗製作，關關難過關關過
「疫苗研發的最大困難，是怎麽證明這是建立一個安全、有效、有品質的腸病毒 71 型疫苗。」自學生時代就開始參與腸病毒研究的劉博士，踏入疫苗研發領域轉眼已有二十載。
研發疫苗的歷程，可大致分成六大關卡：確定疫苗類型、篩選疫苗株、細胞與病毒量產培養、純化回收抗原、去活化進行動物實驗及加入佐劑製為成品，並接受後續的品管檢驗。由於腸病毒 71 型和小兒麻痹病毒同屬腸病毒家族，特性較接近，因此在研發上參考小兒麻痹疫苗的經驗前進。學界進行各項動物實驗後，發現完整的病毒顆粒能誘發較佳的免疫能力，因此以死毒疫苗進行發展。
死毒疫苗是把活病毒殺死製作而成的，利用這些去活化的病毒蛋白質，來刺激人體產生具有中和能力的抗體。注射疫苗就像是免疫系統的軍事演習，讓人體預先熟悉病毒敵軍的戰術，產生免疫記憶。萬一遇到真槍實彈的病毒入侵時，人體就能產生抗體迎戰，阻止病毒感染細胞進行複製繁殖，將病毒殲滅。
決定了腸病毒 71 型疫苗的類型後，下一步就要選擇合適的病毒株。所謂擒賊先擒王，研究人員經過實驗測試後，選出了誘發交叉中和抗體的能力最佳的 EV71 — E59 病毒株。
要量產死毒疫苗，就必須大規模繁殖病毒。實驗室中的大部分病毒，都是由細胞培養，因此在這之前，當然就需要培養大量的細胞！跟小兒麻痹疫苗相同，EV71 — E59 也是利用猴腎細胞培養出來的，而研究人員的任務，就是打造一個最適合病毒大規模繁殖的環境。為了避免可能來自動物血清的汙染，科學家研發出微載體生物反應器系統，進行無血清的細胞培養工作。
生物反應器：指任何提供生物化學反應的適當環境或工程設備，設計的目標是製造最佳的環境，使微生物或細胞能表現其功能，並產生雜質含量符合標準以內的產物。
圖為利用微載體使得猴腎細胞貼附並生長的特性，可以運用生物反應器進行懸浮培養，當猴腎細胞長滿微載體後便進行病毒疫苗株的接種。圖／劉家齊博士提供
「微載體像小珠子一樣，你就想象它是珍珠奶茶裡面的小珍珠，而猴腎細胞就會貼附在這些小珍珠上面，小珍珠會在一個攪拌槽中生長，就像在攪拌珍珠奶茶一樣。」劉博士用生動的形象，來講解微載體生物反應器的製程。
待病毒大量繁殖進行採收、濃縮後，利用液相層析法可以分離出不同各大小蛋白質的原理，就可以純化出病毒顆粒。這些病毒顆粒會以甲醛進行去活化，製備出病毒疫苗原液。在通過動物實驗測試、確認具有免疫效果後，病毒疫苗原液才可以加入人用鋁鹽佐劑（AlPO4）混合，進行無菌充填，疫苗成品才終於誕生！
去活化腸病毒 71 型疫苗簡要生產流程。圖／劉家齊博士提供
那麽，該如何確認疫苗成分的有效性呢？關鍵在於找出中和抗體辨識病毒之處。抗體就像一把鑰匙，只會和病毒上特定構造的抗原決定位（鎖）結合。而劉博士的研究團隊，就找到了腸病毒 71 型上，那把會誘發抗體產生的關鍵之鎖── VP2 抗原決定位。運用這個 VP2 抗原決定位序列，就可以建立腸病毒 71 型的特徵，進一步定量分析疫苗中的保護性抗原成分，協助鑒定有效的疫苗。這項研究結果已取得臺灣和美國的專利，能夠保護臺灣自行研發疫苗的方法，更榮獲 107 年度經濟部國家發明創作獎銀牌。
腸病毒 71 型病毒基本特徵圖。圖／劉家齊博士提供
感染症與疫苗研究所：銜接製作和技術的橋梁，全國產疫苗的推手
劉博士坦言，早期對腸病毒 71 型的特性瞭解不足，生產製造條件皆需一步步摸索，建立符合 GMP（藥品優良製作規範） 規範的生物製劑廠更非一朝一夕之事。臨床試驗的進行也相當耗時，再加上先前國際上並無腸病毒 71 型的法規準則，因此醫藥法規單位也以嚴謹態度建立疫苗審查的標準，考量長遠發展及符合國際規範。
「經驗是隨著時間和學習累積的。」
而經驗的傳承，更是重要。如今，感疫所有研發疫苗與 GMP 規格製造的能力，扮演了學界和業界之間，銜接製作和技術的橋梁。目前，腸病毒 71 型疫苗的研發成果已技轉給國內廠商，並完成第三期人體試驗，兩家廠商正申請藥證中。
繼日本腦炎疫苗後，腸病毒 71 型疫苗是第二項由臺灣完全自行研發成功的疫苗，但卻是第一個技轉給國内生技廠商、接力進行第二三期臨床實驗的疫苗！因此腸病毒 71 型疫苗可謂第一支全國產的兒童疫苗，為臺灣疫苗生產史上的一大里程碑，為跨產業、跨領域的合作模式奠定基礎，是政府、學界、醫界與產業界多方合作的典範。
由於引起手足口症腸病毒不只有腸病毒 71 型，因此研究人員接下來的挑戰，便是持續對克沙奇A6、A10 和 A16 型病毒抗原的特性和構型展開研究。劉博士談到，他們正嘗試研發多價疫苗的組合，期許未來製作出可廣泛預防孩童手足口症之腸病毒疫苗。
建立跨國合作網絡，一起迎戰新型傳染病！
致病性微生物總是會不斷地適應和變異，對人類造成威脅。而感疫所扮演的角色，就是針對新型感染病的風險問題，為臺灣超前部署，做好緊急應變與中長程研究之規劃。研究人員和各方携手多年來的努力，積累成今日腸病毒 71 型研究與疫苗研發的寶貴經驗，更讓臺灣可以向其他國家招手，喊出：Taiwan can help！
配合政府的「新南向政策推動計畫」，國衛院在 2017 年與越南、柬埔寨和馬來西亞等國，一起成立了「亞太腸病毒偵測網絡」（Asia-Pacific Network for Enterovirus Surveillance, APNES）。團結力量大，在這個網絡下，臺灣可以協助參與國家建立腸病毒的檢驗技術，收集並分析病毒株檢驗資訊，建立病毒資料庫，補足世界衛生組織西太平洋辦公室 (Western Pacific Regional Office，WPRO) 手足口症通報平臺資訊缺乏的狀況。於此同時，政府也可輔導國内生技產業拓展海外市場，協助疫苗厰至東南亞進行跨國臨床試驗。
「厚植臺灣實力，揚名世界舞臺。」訪談的最後，劉博士引用國衛院董事長林奏延教授所說的這句話，為臺灣腸病毒 71 型研究的整體成果，下了最好的注解。
本文轉載自《科技大觀園》，一個由科技部建置的科普數位整合平臺。
