重重雷區的網路艦長日誌

台灣的狂犬病毒，最近證實除了本來的宿主鼬獾之外，還能跨種傳染給錢鼠，這件事本身暫時還没什麼好擔心的，真的恐怖的是背後可能隱藏的訊息。

中山大學顏大大教授的文，他是大大的話，我只是ㄉㄉ  錢鼠染狂犬病！會很糟糕嗎?

嘿嘿，本文受到大大認證：

https://www.facebook.com/shenhornyen/posts/4520923239515

一種病原體，出於自身的結構與生理特徵，能感染的宿主一定是有限的範圍，不可能每種生物都能感染，例如禽流感病毒，通常只能感染鳥類，不會感染人類。假如禽流感病毒演化出感染人類的跨種感染能力，很容易變成嚴重的傳染病問題。狂犬病毒也有跨物種感染的例子，例如這篇美帝的論文（Kuzmin et al., PLoS Pathogens, 2012），研究的就是"Multiple Host Shifts of Rabies Viruses from Bats to Mesocarnivores"，也就是"本來感染蝙蝠的狂犬病毒，多次發生宿主轉移，變成可以感染中型肉食性動物"。

在中國也發生過本來感染狗的狂犬病毒，演化出可以感染給鼬獾的宿主轉移，並有多篇論文。這些研究用的證明方法，在前文有稍微介紹，這篇文章我想更全面完整的介紹，中國對鼬獾型狂犬病毒的宿主轉移研究。了解這些問題的價值在，一來得知病毒的來歷，對防疫或是公衛有直接的幫助，二來了解病毒的結構與改變，對疫苗開發有潛在的影響，三來就是學術上的進展。

狂犬病毒的演化親緣關係

＊ 研究狂犬病毒親緣關係的基因與方法選用

首先簡介狂犬病毒的基因組（genome）。狂犬病毒是RNA病毒，基因組不大，只有大約12 Kb 的長度（一萬兩千個核苷酸長），上頭帶有L、G、M、P和N共5個基因，如下圖：

這5個基因會產生蛋白質，最後組合成病毒的結構。

以上兩圖取自 Schnell et al., Nature Reviews Microbioogy, 2010

所謂A病毒株和B病毒株的相似度（homology）是90%，比較的對象就是整段病毒12 Kb的基因組（把A和B病毒株的序列排排站，比較差多少）。但在親緣關係的判斷上，並不需要用到整段的基因組，而是只使用某個基因來建立不同病毒株間的演化關係，選用哪個基因是一門學問。

決定狂犬病毒的親緣，大部份使用的基因是G和N兩個基因，G基因的產物，是包在病毒外面的glycoprotein（糖修飾蛋白），N基因的產物是位於病毒比較裡面的nucleoprotein，糖化修飾蛋白因為會影響病毒與宿主的親和性和感染力，所以理論上變化較大，nucleoprotein因為和病毒的RNA綁在一起，需要相對穩定的結構，所以理論上變化較小。

例如前文的中國論文（Ming et al., Journal of General Virology, 2010）就是使用"G基因"來畫樹。畫演化樹時，使用的方法也很重要，現在最流行，可靠性也比較夠的方法主要有三種："maximum likelihood"、"maximum parsimony（MP）"和"Bayesian"，這三款方法，做出來的親緣關係是比較可信的。然而另一種以前常見的方法，雖然很快，現在卻認為不夠可靠，因此不常用來做親緣鑑定，就是"neighbor joining（NJ）"，這些在顏大大這篇文章也有提到，這篇文章寫的太厲害惹，點點命中而且面面俱到（不過我覺得用"XX型"代表"從XX動物取得"沒什麼不好，解釋清楚就好）：

基因比對是什麼？比什麼？怎麼比？

＊＊ 確認鼬獾的狂犬病毒來自狗狗

最近的一個系列，有關中國鼬獾型狂犬病毒親緣關係的論文，最早一篇是2009年發表的（Zhang et al., Emerging Infectious Diseases, 2009），這篇提到過去二十年內，全中國一共發生過三次鼬獾的狂犬病流行，這篇論文鑑定的是下表的狂犬病毒間的親緣關係，其中粗體字的"ZJ-LA"那排、就是取自鼬獾（ferret badger）的樣本：

這篇論文分別使用G基因和N基因建立演化樹，下圖左邊是N基因，右邊是G基因，方法是可靠的maximum likelihood。

結果顯示，兩棵樹雖略有不同，但來自鼬獾的"ZJ-LA"，都和一堆來自狗的病毒株關係最親近，而和其他蝙蝠或人的病毒關係較遠。這個分析證明了，中國鼬獾型狂犬病毒，是來自於狗，而非其他生物（蝙蝠、人、水牛、鼠）。以下為局部大圖給視力不好的人看：

N基因

 G基因

＊＊＊ 病毒宿主如何從狗轉移變成鼬獾

知道鼬獾的狂犬病毒是來自於狗狗，下一個問題是，為什麼宿主可以轉移？哪些病毒上的改變，造成宿主轉移？隔年一篇論文提供了一個可能解釋（Zhang et al., Virus Research, 2010），其實這兩篇論文是同一個團隊做的。

這篇論文首先取樣了更多鼬獾的狂犬病毒，使用與前篇論文類似的方法，再度確認親緣關係，只是這裡改用neighbor joining來畫樹，雖然NJ法没那麼準確，但既然已經知道鼬獾型狂犬病毒是來自狗，這裡的主要目的是把病毒大致分類，改用速度最快的NJ法就會是相對好用的策略：

N基因建立的演化樹，因為取樣更多，所以樹比前一篇論文的大棵。

G基因建立的演化樹，因為取樣更多，所以樹比前一篇論文的大棵。

一共有7個鼬獾樣本，其中5個N基因和G基因都有採用，剩下2個樣本各自用在N基因和G基因，所以兩棵樹上都有6個鼬獾樣本，也就是藍色線那5個，與紅色線那1個。

樣本夠多，就可以做基因功能的分析。藍色6株鼬獾的狂犬病毒，和狗的狂犬病毒沒什麼顯眼的差異，但紅色那株很特別，它和狗的差異如下：

大意是，來自鼬獾的病毒的G基因上有一個關鍵突變，可能會影響G蛋白的功能，另外還有五個amino acids改變，是所有狗狗的狂犬病毒都没發生過的，這些改變能造成病毒毒性增加。

這篇論文的價值是，找到一株鼬獾狂犬病毒上，帶有數個G蛋白突變，但不確定這些改變是宿主轉移之前或之後發生的，假如是之前發生，這些關鍵突變就有可能是造成宿主轉移的原因，使本來感染狗狗的狂犬病毒，獲得感染鼬獾的新能力。但由於方法的限制，因此沒辦法很確定狂犬病毒間的親緣關係。

這篇論文對現在台灣疫情的幫助在於：至少由此論文可以得知，中國鼬獾型狂犬病毒擁有這些突變。我們可以優先比較台灣的鼬獾型狂犬病毒的G基因，看看有沒有和中國鼬獾一樣的突變，假如沒有，有兩個可能：其一是，台灣的鼬獾病毒是本土演化出來，而非來自中國（例如透過走私），其二是，這株病毒也許來自中國尚未採樣到的新型鼬獾病毒，或是屬於藍色線那群的鼬獾。假如台灣和中國的鼬獾狂犬病毒有一樣的突變，這時就要考慮兩個可能：一，台灣的病毒確實來自中國，二，中國和台灣獨立演化出一樣的結果。（我個人偏向可能一，因為台灣長久下來都沒有本土病毒，就算有應該也很少，要突變出新種的機率比較低）

另外世界首次發現能被狂犬病感染的錢鼠，也要做一樣的分析，先鑑定病毒的親緣關係，再比較基因與蛋白質序列，尋找可能的改變，一來了解病毒的來歷，才能有正確的應對措施，二來蛋白質結構會影響疫苗的效力，有相關資訊才能提早預防疫苗可能的失效。

然而這篇論文也告訴我們，並非所有鼬獾型狂犬病毒，都有什麼明顯又合理的突變，像藍色線那些鼬獾的病毒，就和狗的找不到明顯的差異（不可靠的NJ法顯示，中國鼬獾的狂犬病毒可能不只一個起源，7株病毒分別來自江蘇、江西和浙江省三個鄰近省份，其中藍色線的6個被歸為一群，唯一和別人不一樣紅色線的JX09-17來自江西，但江西還有其他3個樣本，卻和其他兩個省的3個樣本同源），這在台灣的鼬獾與錢鼠的病毒上也都有可能發生，宿主轉移有的時候原因很謎（狂犬病毒本來就可以跨多個物種傳染，再多一種也未必需要什麼明顯的改變）。不論如何，多一分正確的資訊，都對我們有多一分的幫助。

鼬獾的狂犬病毒相關資訊並不多，引用2009年那篇論文的後續論文，我全都大致看過一次，只有2010年這篇有做突變分析。有人問，為什麼"基因定序"都出來了，卻還不知道狂犬病毒為什麼能跨種轉移？事實上，所謂"基因定序"其實只是"基因組定序"，就是知道病毒的RNA長怎樣，然而要知道基因的功能變化，"定序"只不過是第一步。

在定序完成後，下一步是釐清病毒間的親緣與地緣關係，為什麼要釐清這個？因為我們要知道該比較的對象是誰，才知道到底發生了哪些改變。假如台灣鼬獾的病毒是來自中國的鼬獾，我們就要用中國鼬獾和中國狗的序列來比較；假如是來自菲律賓的狗，就要用菲律賓狗的序列來比較。否則假如拿巴西蝙蝠的病毒來比較，就是錯誤的：一來，巴西蝙蝠不太可能跑來台灣，沒接觸就不可能有傳染機會，二來，兩者的病毒差異太大，中間還有很多別的病毒株，演化一定是一步一步來，所以改變必需跟最接近的比，比更遠沒有意義。

知道比較的對象之後，再來就是把大家的基因對齊，比較序列的差異，同時也要加入關係比較遠的病毒（例如巴西蝙蝠）作為對照，這也是2010年這篇論文的作法。然而，很多時候序列的改變，並不會影響病毒表現，因此要更進一步確認基因改變對致病力的影響，就需要實際用實驗測試，像這篇論文就用了老鼠來實驗，發現那些突變確實讓病毒的毒性增強，所以才能下後來的結論。總之，研究這類問題需要一系列嚴謹的專業步驟，不一定多快，也不一定會有結果。

以上就是對於病毒ㄈㄈ尺基本的介紹，希望能增進各位讀者的知識。

有關台灣這次基因定序與親緣關係鑑定的結果，請看下文：

狂犬病毒的基因定序與親緣分析

想更詳細了解病毒，可以看促性素大大的文：

有人說狂犬病毒並不可怕，這是真的嗎？