手足口症（Hand, foot, and mouth disease, HFMD）主要是一種兒童疾病，通常出現在5歲以下的兒童身上，患病後明顯的特徵為手、腳、嘴和咽喉出現水泡，嚴重時會造成死亡；在過去二十年受到全世界的關注。手足口症是由人類腸病毒所造成的感染，特別是腸病毒A群病毒。台灣於1998年時出現大規模腸病毒A71型（EV-A71）疫情，造成405例重症和78例死亡，因此政府提供資源開發去活化EV-A71疫苗。近年來，隨著亞洲國家手足口症致死病例的增加，世界衛生組織（WHO）也開始關注此項公共衛生問題。除了與EV-A71相關的流行病外，克沙奇病毒A16型（CV-A16）、A6型（CV-A6）和A10型（CV-A10）也是導致手足口症的最常見腸病毒。因此繼單價EV-A71疫苗完成臨床試驗之後，亟待發展多價手足口症疫苗。
現有的單價EV-A71疫苗株的發展，是從許多患者檢體中採集到的病毒，並經動物試驗測試篩選出來，整個過程相當耗時漫長。由於腸病毒為RNA病毒，具高突變特性，並有多種血清型與基因亞型，因此建構一種腸病毒的標準化與可編輯化的平台，就能更有效率地發展疫苗株。反轉基因技術（Reverse genetics technology）是一種重要的研究技術，研究人員能夠以基因工程編輯與操作特定核酸序列後送入細胞或生物體，使其造成的表型變化研究基因功能。本院感染症與疫苗研究所劉家齊副研究員實驗室運用此項反轉基因技術，已將EV-A71疫苗株建構成DNA質體，未來無須再從患者檢體中獲得病毒，可從已公布之基因序列以合成的方式製造出新病毒株。目前，已有許多病毒疫苗的開發使用反轉基因技術，合成病毒株以製備疫苗，例如：藉此技術發展出的登革熱病毒減毒疫苗株，以及能在幾週內將新設計的HA和NA序列合成出重組流感病毒疫苗株，縮短研製新型流感疫苗製作的時間。
反轉基因技術在研究具感染威脅性之RNA病毒上極為重要。其原理是將具傳染性RNA病毒的全長基因序列先以反轉錄酶合成cDNA後，構築在可複製的DNA質體上（圖1），研究人員在DNA質體上便可編輯操作病毒基因。
圖1：RNA病毒的全長基因序列以反轉錄酶合成cDNA以利基因工程操作
當需要重組病毒時，再藉由DNA轉譯出RNA後或由DNA質體利用脂質體（liposome）包裹後再次送入細胞以重新產生病毒（圖2）。先前的研究都是先DNA轉譯成RNA，RNA再經純化後送入細胞重新生成病毒（圖2A）；然而，劉博士實驗室則設計直接將DNA質體送入細胞重新生成病毒，減少中間的處理步驟與風險（圖2B）。此項技術對於研究突變點位影響病毒複製、毒力改變、病毒結構、耐藥性篩選、基因特性、疫苗生產、中和表位探討、免疫原性生成和攻毒動物模型建立上，提供許多重要的資訊。
圖2：具病毒的全長基因序列的DNA質體，藉由(A)從DNA轉譯出RNA後或(B)由DNA質體利用脂質體包裹後再次送入細胞以重新產生病毒
目前，劉博士實驗室正利用此項技術在建構其他血清型之腸病毒，在對這些病毒進行研究與解析其基因信息後，將能加快多價腸病毒疫苗開發。此技術可從DNA質體去生成腸病毒疫苗株種源以避免外源性的污染，並可建立符合GMP規範的重組疫苗株。當未來出現新型腸病毒時，也能迅速開始研製有效的疫苗株以因應疫情，保障民眾的健康與減輕醫療負荷。
發表期刊
- Yang YT, Chow YH, Hsiao KN, Hu KC, Chiang JR, Wu SC, Chong P, Liu CC. Development of a full-length cDNA-derived enterovirus A71 vaccine candidate using reverse genetics technology. Antiviral Res. 2016;132:225-32.
- Fang CY, Liu CC. Novel strategies for the development of hand, foot, and mouth disease vaccines and antiviral therapies. Expert Opin Drug Discov. 2022;17(1):27-39.
文/圖：感染症與疫苗研究所劉家齊副研究員
