埃博拉病毒性出血熱疫情（08/08/2014）及檢測方法ELISA

一眨眼都立秋了。首先照例是疫情更新，截至2014年8月4日，本次埃博拉病毒性出血熱已在幾內亞，賴比瑞亞，奈及利亞及獅子山境內造成1779人感染，961人死亡。奈及利亞官方承認應對疫情緩慢。

圖一：感染人數（紅）與死亡人數（黑）演化曲線，截至2014年8月4日。

2014 West Africa Ebola outbreak

http://www.afro.who.int/en/clusters-a-programmes/dpc/epidemic-a-pandemic-alert-and-response/outbreak-news/4240-ebola-virus-disease-west-africa-6-august-2014.html

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今天的更新主要關於衛計委關於埃博拉病毒的通報，消息來源於國家衛生計生委，新華網報道：

國家衛生計生委：目前國內沒有埃博拉出血熱病例

持續關注《流行病觀察》的同學可能會提出以下問題：

1 埃博拉病毒是如何實現快速檢測的？檢測病毒和抗體有什麼關係？

2 我國還沒有公布的生物安全防護4級實驗室，怎麼能做關於埃博拉病毒的實驗？

要想回答這些，我得先講一個打老虎的故事。

兔子一家準備在花果山定居，但聽說東勝神洲新來了一隻隱形的老虎，專吃兔子。據說這隻隱形的老虎一般就在山頭上各處亂轉，如果感到了兔子的蹤跡，就會奔過去，找機會奪了來打牙祭。兔子們打死也不願意上山冒險。但老虎也不吃別的東西，平時不留任何痕迹，於是謠言就在兔子當中蔓延開了：花果山上就有這樣一隻隱形的老虎，兔子一上山就會被吃掉。

花果山上的猴子出了個主意：它們從西牛賀洲找來了一隻獵犬，只有它才能發現隱形的老虎。這可惜這獵犬也是隱形的，猴子們只得訓練了一隻貓咪，這隻貓咪會一直根據氣味跟著狗，而且大家都能看見貓咪。這隻狗習性也是平時在山頭上亂轉，如果聞到了隱形的老虎就會跟在後面。兔子們如獲至寶，把獵犬和貓咪放到花果山上。幾天下來，猴子們發現貓咪行蹤不定，一直亂轉。兔子們無法分辨貓咪跟著的獵犬是在自己亂轉還是跟在隱形的老虎後面亂轉，計劃失敗。

後來斗戰勝佛回家探親，給兔子們出了個主意：把兔子家的衣服被褥什麼的帶到上山晾著。兔子們不解，不過還是拜託猴子們照辦了。剛晾上，貓咪就來了，一直不走。

於是兔子們就花了好多好多錢請哮天犬下凡，把那隻隱形的老虎給吃了。

埃博拉病毒，或者其他待檢測的病原體就像這隻花果山上的隱形的老虎：目標小，分布稀疏，但是一點點就非常的危險。要找到它，我們需要老虎非常喜歡（兔子），或者是非常喜歡老虎的東西（獵犬）。在分子程度上，A喜歡B或B喜歡A在某種程度上可以認為是同一個概念，稱為「A和B的親和度很高」。現在問題變成：我們哪裡去找和埃博拉病毒親和度很高的物質。這種物質就叫抗體（Antibody）。應用這種找老虎策略檢測埃博拉病毒的方式叫做酶聯免疫吸附試驗，（Enzyme-linkednimmunosorbent assay），也就是ELISA。西方科學界在給一些新生事物起名字的時候，總是追求把縮寫名變得很響亮好記，比如Elisa就是伊麗莎白的簡稱。

問題來了：什麼叫酶聯？什麼叫免疫吸附？接上文，抗體是是一種由B淋巴細胞分泌，被免疫系統用來鑒別與中和外來物質如細菌、病毒等的大型Y形蛋白質。重點是抗體與免疫有關。那麼什麼是免疫吸附呢？

圖二：抗體結構示意圖。抗體主體由兩條重鏈構成，就是上圖中Y型的骨架。兩條重鏈之間以二硫鍵相連。附在每條重鏈上面的是輕鏈。抗體Y型的末端是抗原結合點，能夠與特定的抗原，在特定的位置結合。這種結合被稱為特異性結合。抗體

如上圖，埃博拉病毒表面有很多種物質，其中一些可以誘發免疫反應，這些物質就被稱為抗原。即使對於同一個抗原，它也能再被細分為抗原決定簇。如果把抗原比作一頭大象，那抗原決定簇就可以是長鼻子，或者是大耳朵，或者是大粗腿，或者是大長牙。任何一個人，即使僅僅看到了大象這些部分中的任何一個，就都足以斷定眼前的這個是頭大象。抗體和抗原的特異性結合也是這個道理。抗體在末端會形成抗原結合點，形狀就像抗原某個部分（抗原決定簇）的模子，抗原決定簇和抗原結合位點如果碰在了一起，就會結合。你可以類比老虎盯上了兔子或者獵犬盯上了老虎，但是請一定注意這裡的親和力是相互的，抗原和抗體的作用是由分子層面的相互作用決定的，並不是宏觀世界中誰要吃了誰那麼簡單。所以，當你在看到有人說抗體能殺滅抗原的時候，請仔細回想一下它們之間是如何作用的：與其說是誰要消滅誰，倒不如說是很純粹的親和。

可惜有些感情是雙方不能承受的。注意到抗體分子有兩個抗原結合位點了沒？如果這個抗體再拉過來一個抗原怎麼辦？如果每個埃博拉病毒上面結合了好多抗體，每個上面都掛了個埃博拉病毒鄰居，這該怎麼辦？

這時病原體就會聚集成團，沉下來，然後吞噬細胞就能清掃這群渣渣，到這裡，清理埃博拉病毒的任務才算完成。這也就是抗體能夠輔助治療埃博拉病毒性出血熱的原因。

回到檢測，假設我們有了兩種抗體A和B，都能和抗原E結合，但是他們都很小，直接看不到，我們應該怎麼檢測E呢？很簡單，把A當成衣服被褥，固定在某處，讓疑似存有E的樣品經過A所在處，這樣所有可能存在的E就會被吸在A上，留下來。這就叫做免疫吸附。

可是即使E停在A上了我們還是什麼都看不到，這時我們就需要這樣一種B，B看不見不要緊，但是除了和E親和力很好之外，後來還能和C緊密結合，而C非常容易被發現。蛋白質與蛋白質之間可以有很多的方法結合，因此C應該是某種蛋白質。找一個好認的蛋白質，除了成像中常用的熒光蛋白，其他的就數酶了。酶的本質是催化劑，只要一點點，在適宜的環境下，就能催化分子數成百上千倍的產物。這樣接下來的策略是這樣，先在疑似有E的A表面加B溶液，然後洗，把遊離的B洗走。然後再在此處加C，再洗，把遊離的C洗走。再在此處滴上可以被C催化物質，比如一種色素和氧化劑。只要色素變顏色了，我們就可以確定上面有C，從而確定有B，從而確定確定有E，大功告成。

圖三：三明治式ELISA流程5不分別為固定A（兔子的衣服），固定E（老虎），固定B（獵犬），固定C（貓咪），催化變色。ELISA

有人可能會問，為什麼不把B上直接帶上酶呢，這樣不就省了一步了嗎？根據上文的類比，我們需要一隻看得見的獵犬。很可惜，在故事中這樣的獵犬不存在。在現實生活的抗體研究中，兼有兩種優點（又有催化活性又能和E結合的抗體）可能非常難製備，即使有也可能不穩定。所以經典的三明治法ELISA才會出現這麼多的反應。

圖四：一個典型的ELISA用96孔板，抗體已經被固定在孔底。酶聯免疫吸附試驗

第一個問題答完了，可見抗體技術是檢測的重中之重。原文也沒提關於抗體治療的事情。所以不要一看到抗體就想到殺病原體，檢測與診斷才是這篇新聞的關鍵。

那第二個問題呢？如果沒有生物安全防護等級四的實驗室，這實驗是怎麼做的？這裡我不能妄下結論。但是這之間的關係有些像就像配鑰匙的人和鑄鎖的人，埃博拉病毒就像一把鎖，研究與之相關的抗體就像配鑰匙。配鑰匙的人沒那麼多工具來鑄鎖，但是可以請別人把鎖簧鎖芯什麼的幫忙拿出來，然後自己只研究一部分。我國的埃博拉病毒實驗具體是怎麼做的我不知道，但是如果用其他國家提純出來的滅活病毒，或者就是些表面抗原什麼的，在BSL3問題可能也不太大，畢竟不是病毒感染實驗。如果真有我不知道的實驗室就當我沒說……而且也不知道這實驗是不是在國外做的。總之大家沒必要為這事兒責難官方，有點兒貨總比兩手空空強。

下次解說新聞的後半部分，什麼是「抗體的基因」，以及媒體上據說有奇效的ZMapp，單克隆抗體專題，傳說中的哮天犬。

題圖：隱形的老虎（花果山）