天生的朊病毒殺手:地衣可降解與“瘋牛病”相關的腦部病原體

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還記得瘋牛病嗎?在 20 世紀 80 年代,英國的牛開始感染一種由被稱為朊病毒的傳染性蛋白質引發的致命腦部疾病。這種病原體可能會傳播給食用受汙染牛肉的人。官員們透過農業實踐的重大變革控制住了牛的疫情。

不幸的是,這種疾病的一種變種,即在美國針對鹿、麋鹿和駝鹿的疾病,情況並非如此。這種疾病被稱為慢性消耗性疾病 (CWD),或稱“瘋鹿”病,這種疾病帶來了一個不尋常的挑戰,因為它在野生動物種群中傳播,而不是在畜養動物中傳播。野生動物會隨意活動,因此無法像控制牲畜那樣進行控制。因此,一個好訊息是,在常見的地衣中存在一種天然的消毒劑,它可能實際上能夠阻止野生環境中的朊病毒。

朊病毒難以控制的原因是它們臭名昭著的耐久性。將水煮沸幾分鐘,所有的細菌和病毒都會消失。但朊病毒並非如此:它仍然完好無損,隨時準備感染。在 600 攝氏度的乾熱中會怎麼樣?也沒問題。那麼電離輻射呢?放馬過來吧。


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在研究人員知道他們在處理什麼之前,朊病毒的頑固性導致了許多不幸的醫療事故。在 20 世紀 70 年代,用於治療癲癇的電極將一種人類朊病毒疾病從一個患者傳播到另一個患者,即使這些電極經過了標準的消毒並在重複使用前閒置了 18 個月。在後來對猴子的測試中,即使經過三次消毒,電極仍保持其感染性。在 20 世紀 80 年代後期,對屍體組織(特別是硬腦膜,一種有時用作神經外科手術中補片的腦內層)的處理未能滅活來自受感染捐贈者的朊病毒,導致致命的腦部疾病傳播給健康的接受者。(我在我 2003 年出版的關於朊病毒的書中講述了這些和其他事件。)

朊病毒對滅活的抵抗力是瘋牛病傳播的一個重要原因:為了省錢,傳播這種疾病的牛飼料製造商取消了使用溶劑和延長加熱的過程,而這可能已經使朊病毒失效。在清理曾經飼養過受感染家畜(如羊)的區域時,美國官員會用腐蝕性溶液(如氫氧化鈉,俗稱管道疏通劑)噴灑堅硬的表面,翻動幾釐米深的土壤,以掩埋表面上的任何朊病毒,並宣佈該土地多年禁止使用。即使政府對損失進行賠償,這種嚴厲的措施也是農民害怕診斷的原因之一。

當然,這些技術在野生動物身上不起作用,野生動物透過它們的尿液、糞便和唾液傳播朊病毒。慢性消耗性疾病最早於 20 世紀 60 年代後期被發現,已在 19 個美國州和兩個加拿大省份的鹿、麋鹿和駝鹿中檢測到(儘管其中大部分傳播是由於為狩獵牧場轉移動物造成的)。儘管沒有人因食用鹿肉或其他鹿科動物肉而感染 CWD,但從瘋牛病疫情中吸取的教訓促使狩獵官員進行大規模撲殺並制定更嚴格的屠宰指南,以防止來自大腦和脊髓組織的汙染,而這些組織中會積聚感染性朊病毒。

因此,有關於存在朊病毒的天然解決方案的訊息是令人欣慰的。在 5 月 17 日發表在PLoS One 上的一篇論文中,美國地質調查局國家野生動物健康中心(位於威斯康星州麥迪遜)的克里斯托弗·約翰遜和他的團隊描述了對地衣的實驗,地衣是藻類、真菌和細菌的共生集合,不經意的人可能會將其誤認為是苔蘚。研究小組發現,三種常見的地衣會分泌一種可以分解朊病毒的酶。

科學家們在試管中獲得了這些結果,但他們懷疑地衣的力量會在野外起作用。“雖然在將體外研究推斷到環境條件時必須非常謹慎,但我們的資料表明,地衣可能有助於景觀中的朊病毒降解,”他們寫道,並指出當朊病毒與地衣或附近土壤直接接觸時可能會發生滅活。該團隊計劃測試該假設,甚至看看動物食用地衣是否能防止感染 CWD。

地衣Parmelia sulcata的圖片由德里克·迪奇伯恩/美國地質調查局提供

Philip Yam is the managing editor of ScientificAmerican.com, responsible for the overall news content online. He began working at the magazine in 1989, first as a copyeditor and then as a features editor specializing in physics. He is the author of The Pathological Protein: Mad Cow, Chronic Wasting and Other Prion Diseases.

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