中研院P3實驗室大解密:COVID-19抗疫作戰的關鍵少數

中研院P3實驗室大解密:COVID-19抗疫作戰的關鍵少數
圖|中研院生物醫學科學研究所

我們想讓你知道的是

中研院P3實驗室發生研究人員確診事件,不過事實上,這間少有鎂光燈照射的實驗室,卻一直都是中研院抗疫作戰的重要後盾。

整理撰文:黃曉君|美術設計:林洵安

中研院P3實驗室

新冠病毒肆虐,防疫工作首重消滅、隔絕病毒,中研院在廖俊智院長帶領下,更是傾全院之力研發檢驗試劑、藥物、疫苗等等抗疫利器,務求消滅病毒無形。但在中研院生物醫學科學研究所卻有一間實驗室,日夜忙著「養」病毒,以檢測疫苗、藥物、試劑有效性,它就是中研院唯二的P3實驗室。這間實驗室少有鎂光燈照射,卻是中研院抗疫作戰的重要後盾,一起跟著研之有物,開箱神秘的P3實驗室!

對戰病毒的日常

「我這輩子,從沒這麼努力工作過!」生醫轉譯中心新興傳染病專題中心執行長、生物醫學科學研究所研究員林宜玲苦笑地說。 2020年中研院抗疫大仗,她負責領軍生醫所P3實驗室,研發定量病毒的方法,以協助驗證院內各項的檢驗試劑、藥物、疫苗的有效性。2020年11月中研講堂,林宜玲走出實驗室來到嘉義女中,與民眾分享近一年與病毒日夜短兵相接的心路歷程。

「今年的COVID-19是百年大疫,所有原本不是研究病毒的都變成病毒學家了。」話鋒一轉,林宜玲隨即向聽眾發出靈魂拷問:「但大家真的認識病毒嗎?」

新冠病毒知多少?

新冠病毒大小約100奈米,大約是一根頭髮的直徑再小一萬倍,必須用電子顯微鏡才能觀察,「我們做病毒的,都說自己在做奈米科技。」林宜玲打趣地說。冠狀病毒雖這麼小,家族卻很龐大,其中有七隻會感染人類──四隻是普通感冒病毒,其他三隻是SARS、MERS、以及引起COVID-19的SARS-CoV-2三種致命病毒。

冠狀病毒如何感染人類?關鍵是:病毒表面突起的棘蛋白(spike protein),它們會與細胞表面的受體結合,主要的受體為ACE2(Angiotensin-converting enzyme 2)。一旦棘蛋白結合ACE2 ,就像鑰匙開對門鎖,病毒即可長驅直入、感染細胞,在細胞內大量複製。

lin-yi-ling-01-scaled
圖│研之有物
新冠病毒表面突起的棘蛋白(粉紅色突起),會與人體細胞表面受體 ACE2(綠色Y型)結合,藉此感染、進入細胞大量自我複製。

重點來囉!如果能夠「斷開」棘蛋白和ACE2的「連結」,即可能防止病毒感染細胞,這也是許多疫苗和藥物的重要標靶!疫苗與藥物研發後,需進行細胞、動物等測試確認有效性……不過,新冠病毒這麼「毒」,一般實驗室承擔不起,必須在大名鼎鼎的P3實驗室進行。

P3實驗室大解密

在好萊塢災難片「全境擴散」中,穿著宛如太空裝的研究人員,在密閉實驗室小心翼翼操作致命病毒,場面凶險非常。現實世界中,P3實驗室的研究人員真的必須穿著密不透風的實驗衣,才能處理危險病毒。

生物實驗室依照危險程度分成P1~P4四個等級,操作病原菌一級比一級凶險。

lin-yi-ling-02-scaled
圖│研之有物

P1~P4實驗室差別在哪?P1實驗室最單純,只有洗手台、工作區、實驗衣,如大學的生物實驗室。P2實驗室加上生物安全櫃,比較危險的生物、怕被汙染的樣品,統統必須在安全櫃裡進行。

P3實驗室像是把整個實驗室變成安全櫃!實驗室內是負壓(相比於室外壓力較小),氣流只能從室外往室內吹,不能由室內往外吹,避免病原菌外洩。另外還有雙門滅菌鍋,實驗用品必須經過高溫高壓、蒸氣滅菌之後才能由外部取出。

最神秘的P4與P3大同小異,但人員必須穿著連身供氣正壓防護衣,衣服外面是負壓、內部是正壓,作用是防止病原菌隨氣流竄進防護衣內。

lin-yi-ling-03-scaled
圖│研之有物
P3、P4實驗室特點是內部的負壓呈梯度分布,越往裡面壓力越低 ,以防止氣流外洩。此外,實驗室必須具備高壓滅菌鍋,實驗用品必須經過高溫高壓、蒸氣滅菌之後才能取出,人員進與出也有規定的路線。
lin-yi-ling-04
圖│林宜玲
林宜玲實驗室同仁在P3實驗室前合影。P3實驗室的工作人員必須穿著實驗衣,而且穿、脫順序都有嚴格的SOP,並配合定期訓練。

時間回到2003年 ,臺灣爆發SARS疫情,中研院隨即新建兩間P3負壓實驗室。2019年底,新冠肺炎疫情爆發,2020年1月林宜玲臨危受命,負責中研院生醫所P3實驗室。2020年3月,林宜玲從疾管署小心翼翼捧回分讓的第一株新冠病毒,立即開始「養」病毒,提供新冠病毒來測試院內研發的藥物、治療性抗體等,看看藥物作用後的病毒殘存量,藉此估算藥物的抑制能力。

「但病毒這麼小,不可能放在顯微鏡下一個個數,必須研究適當的定量方法。」林宜玲打趣地說:「不過,每隻病毒都很有個性,定量方法必須量身打造。」因此除了使用傳統的PCR核酸檢測(polymerase chain reaction),也研發出幾項重要定量法。

每隻病毒都很有個性,定量方法必須量身打造。

數一數,病毒有幾隻?

「確診34要不要隔離治療?」新聞常聽見有關確診與否的CT值,就是指PCR複製的次數。以新冠病毒來說,會使用RT-PCR(反轉錄PCR),就是讓病毒RNA反轉錄後的cDNA可以2倍、4倍、8倍、16倍……每次以2倍數複製,直到機器偵測到cDNA,那個次數就稱為CT值。

如果樣本中病毒量非常少,RT-PCR必須進行多次複製,機器才會偵測到, CT值就會非常高。目前臺灣以 CT=40作為確診標準,意思就是如果樣本經過40次RT-PCR複製,仍未測到病毒訊號,受測者才可算為陰性。

此外,林宜玲團隊也開發病毒斑定量法、細胞病變定量法,免疫螢光抗體染色偵測法等等,協助院內研究人員偵測研發藥物、疫苗、中和抗體的有效性。

以病毒斑定量法為例,研究者把病毒樣本稀釋成不同濃度,然後感染培養皿中的細胞。幾天之後,如果細胞被感染、凋亡,會在原本位置附近擴散成一個斑點。從病毒斑的數量,參考原本稀釋的倍數,即可反推原本樣本中病毒的數量。

lin-yi-ling-05-scaled
圖│研之有物(資料來源│林宜玲)

林宜玲團隊以病毒斑檢測法,協助中研院吳漢忠特聘研究員篩選有效抑制新冠病毒的治療性單株抗體。

lin-yi-ling-06-scaled
圖│林宜玲
每一行代表一種抗體的測試組,研究員在每個裝滿細胞的培養皿中,分別放入新冠病毒與稀釋後的抗體(上方橫軸為抗體濃度,越往右濃度越低),白點代表加入抗體後仍受到感染的細胞。從白點數量可知,第一種抗體中和新冠病毒的能力最好,細胞受到感染的機會最小。

此外,P3實驗室也協助抗體、抗原檢測試劑的多項開發。去年初,中研院基因體研究中心楊安綏團隊,19日內成功製備出適合檢測病毒抗原的單株抗體,也有賴林宜玲P3實驗室提供「真.病毒感染細胞」的萃取物進行測試。

lin-yi-ling-07-scaled
圖│林宜玲
本圖為楊安綏團隊開發的新冠病毒抗原檢驗試劑原型,林宜玲團隊提供受到新冠病毒感染的細胞萃取物進行測試,並提供普通感冒病毒感染的細胞萃取物作為控制組,以資對照。

猜你喜歡


飛宏科技推出業界最高功率密度電競筆電電源-280W GaN充電器

飛宏科技推出業界最高功率密度電競筆電電源-280W GaN充電器
Photo Credit:飛宏科技

我們想讓你知道的是

飛宏科技新推出專為電競筆電設計的280W GaN高功率電源充電器,結合電路設計與製造工藝之最,帶給終端使用者前所未有小型化、輕量化、與頂規化的使用體驗。

飛宏科技在2021年底推出全新280W GaN(氮化鎵)高功率電競筆電電源,超緊湊尺寸160*69*25mm(276cc)與700g輕量化設計,使其功率密度突破業界多年來設計極限,達到眾所期盼的16W/in3(1W/CC),因而相較一般市面販售相同輸出功率產品,體積縮小約50%,重量減輕約30%,大小重量相當於一般180W電源。

飛宏科技這款電競電源的設計研發–電路上結合了高效率拓樸結構、零電壓零電流軟切換技術、新型GaN半導體元件、與自主開發數位控制機制等技術;工藝上則採用了3D零件配置與佈線技巧、功率模組設計、及獨特GaN生產製程管控,最終成就了品牌客戶與終端使用者所冀求真正輕、薄、窄、小的高功率充電器,為電源業界與電競市場帶來突破性的研發創新亮點。

電競電源渲染圖1
Photo Credit:飛宏科技

安全可靠280W GaN頂級規格充電器

飛宏科技表示,目前市面上所謂的GaN電源都著重強調在所謂的小型化,但往往都忽略電源設計更應重視安全性、可靠度、及滿足終端使用者真實的使用情境。飛宏科技此款新小型化電源已取得各項國際安規認證包括IEC/EN/UL 60950-1 & 62368-1、CCC(5000m)及電磁相容(EMC)認證包括EN55032 Class B EMI & EN55024 EMS等規範。

此款電源更是針對高階電競筆電應用需求如:支援高階處理器及顯示器的瞬間峰值功率拉載、玩家日以繼夜的重度使用、酷炫輕薄的外型、與輕巧好收納及攜帶方便等,同步提供以下的頂級規格及功能:

  • > 95%滿載轉換效率與< 0.2W空載待機損耗
  • 560W(200%額定功率)瞬間峰值功率輸出
  • 3年/26,280小時,滿載高溫下長壽命保證
  • 五種數位化安全保護機制
  • 2公尺輸出線上不需加任何EMI磁芯輔助即能通過EMI認證
  • < 150uA低漏電電流

電競筆電首選 極緻設計之展現

近年來電競筆電產業蓬勃發展,品牌廠商無不卯足全力導入最新軟硬體技術與材料來提升性能,使產品設計上能不斷推陳出新,以滿足電競玩家挑剔與追求極緻體驗的渴望,唯在配角「電源充電器」上無太多創新,而導致玩家也只能默默接受彩盒中所附帶大而笨重的電源。

飛宏科技新推出這款專為電競筆電設計的280W GaN高功率電源充電器,結合電路設計與製造工藝之最,突破過往的設計瓶頸與極限,可充分帶給終端使用者前所未有小型化、輕量化、與頂規化的使用體驗。

本文章內容由「飛宏科技」提供,經關鍵評論網媒體集團廣編企劃編審。


猜你喜歡