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- 612期－2020諾貝爾獎特別報導（12月號）
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2020-12-01C肝病毒細胞模型建置的幕後功臣——拉爾夫．巴滕施拉格
612 期
Author 作者
涂琬瑛／畢業於臺灣大學生化科技學系碩士班，曾在中研院生化所做實驗助理，現為巴滕施拉格實驗室的博士生。
自C肝病毒（hepatitis C virus, HCV）在1989年被發現之後，科學家們一直嘗試在體外培養這株病毒。最初他們嘗試將病人的血清拿來感染包括人類肝細胞（primary hepatocyte）的各種細胞株，但這類方法始終無法建立良好的C肝病毒細胞模型。所以他們借助從其他RNA病毒上得到的經驗：將病毒的基因組接到噬菌體啟動子（phage promoter）後面，利用體外轉錄（in vitro transcription）得到病毒基因組，再將基因組送進細胞裡（圖一右側）。
右側：將C肝病毒的全基因組接到噬菌體T7啟動子後面，利用體外轉錄得到病毒基因組，再將它送進細胞。
左側：複製子模型。將C肝病毒基因組內和複製無關的基因組，換成報導基因和腦心肌炎病毒的內部核糖體進入位點，再接到T7啟動子後面，利用相同方式得到病毒基因組並送進細胞內。
下方：這樣的細胞模型能用來研究病毒複製、宿主細胞反應、病毒蛋白質及基因組結構與相關肝病研究。
理論上進到細胞裡的RNA基因組能夠表現出蛋白質，啟動複製機制，並完成組裝產生有感染力的新病毒顆粒。採用這種策略的好處是能將病毒的基因組保存在質體（plasmid，圖二）裡，方便科學家們進行放大或是修改，甚至可以加上適當的報導基因（reporter gene），讓偵測病毒複製變得更加容易。
圖二：質體一般指在細菌的染色體DNA（bacterial DNA）以外，另一個能夠自主複製的DNA 分子，常被應用於基因轉殖工程中。（Spaully, CC BY-SA 2.5,Wikimedia Commons）
這個策略聽起來好像很容易也很理想，但卻花了病毒學家們10年左右的時間才實現。其中，德國病毒學家巴滕施拉格（Ralf Bartenschlager）及他的團隊所建立的次基因組複製子（subgenomic replicon）系統功不可沒。
建立C肝病毒細胞模型的困境就如同其他的團隊一樣，巴滕施拉格的團隊也想利用此策略建立C肝病毒的細胞模型。但在那之前，必須先得到完整的C肝病毒基因組序列，包含病毒RNA的5’端和3’端非轉譯區（untranslated region, UTR），再將病毒RNA進行反轉錄（reverse transcription）和聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, PCR）放大後轉殖到質體內。
巴滕施拉格先是在1993年從病人血清內，分離並轉殖出兩個接近完整的C肝病毒基因組（除了病毒RNA的3’端非轉譯區）。在得到這段病毒RNA基因組序列後，他們便根據圖一右方的策略，開始建立C肝病毒細胞模型。但很可惜的是，他們在被轉染（transfected）的細胞中，並沒有觀察到C肝病毒複製的情形。……【更多內容請閱讀科學月刊第612期】