CLEC18A是C-型凝集素(C type lectin)的一員，而C-型凝集素一直被認為與生物體內的免疫反應相關。基因體中心特聘研究員謝世良團隊發現，CLEC18A在抗病毒的免疫反應中，擔任監測哨兵TLR3的助手，兩者結合會增強免疫訊號的傳遞。此外，CLEC18A基因序列第339號胺基酸所展現出的兩種型態，對訊號傳遞產生了不同的效果，顯示出單一個胺基酸的變異，就足以改變體內的免疫反應。這個研究的論文已發表於Communications Biology。
謝老師表示，引發這個研究的動機在於，凝集素家族中的CLEC18A，在老鼠與人體中基因表現大不相同：CLEC18A在人體中幾乎無所不在，尤其在肝臟和骨髓細胞中的含量最高；相較之下，老鼠體內的CLEC18A含量偏低，僅有在腦部的表現量最高，其次是腎臟。除此之外，透過已知的資料庫顯示，人體內的CLEC18分為A, B, C三種型態，而老鼠只有CLEC18A一種。
謝世良教授推測，人鼠兩者在基因表現上的不同，來自於較高等的動物在演化過程中，被賦予了生物多樣性。生物多樣性就是基因序列的某個特定位置，出現2種以上的胺基酸，這樣的差別會造成物種之間的個體差異，廣義來說，保存了物種的存活率，換成簡單的說法，就是人有百百種，各個「體質」稍有差異，因此，同樣的藥物使用在不同人身上，就會產生不同的效果。
可想而知，過去使用老鼠模型進行的實驗，未必能夠真實反映出人體中的狀況。為了探究CLEC18A在免疫反應中的實際功能，以及生物多樣性所產生的影響，研究團隊耗費一年以上的時間，培育出基因繁殖鼠來模擬人體環境，實際演練CLEC18A對抗H5N1病毒的免疫途徑。
結果發現，CLEC18A基因序列大都相同，僅僅在兩個特定區塊CTLD domain和SCP domain，有幾個胺基酸具備生物多樣性。本次的研究特別針對CTLD中第339號胺基酸的R型與S型兩種進行解析。
研究團隊首先確認CLEC18A的功能，他們透過螢光顯微鏡觀察CLEC18A所處的胞內體(Endosome)，發現CLEC18A和TLR3這兩個蛋白質常常結合在一起。TLR3是一個負責辨識RNA病毒入侵的哨兵，位置上的相似，讓研究團隊推測CLEC18A也扮演了類似的角色。
研究主要執行人黃雅蘭博士表示，為了更精確的找出CLEC18A與TRL3之間的關聯，研究團隊打造基因轉殖鼠，也稱為基因改造小鼠，來模擬人體環境。研究人員將CLEC18A基因打入小鼠的胚胎，經由六至八代的繁衍與汰換，歷經一年半以上的時間，培育出絕無僅有的CLEC18A基因改造鼠。這個過程實際操作難度極高，幸而有來自基因體中心楊安綏老師提供的協助，共同打造出專屬CLEC18A的抗體，才能夠驗證老鼠體內CLEC18A的表現量。
除了培育基因轉殖鼠，還需要製備讓老鼠染病的適當病毒株。研究團隊與香港大學合作，將H5N1病毒株改造重組，外套可以完全模擬人類感染模式，但是較具毒性的內部RNA已經改造，因為毒性減輕，成為全世界唯一一個可以在P2實驗室操作的H5N1病毒株。
最後，藉由比對CLEC18A基因改造鼠與一般小鼠，被H5N1病毒感染之後所產生的生理反應，找出CLEC18A調控的免疫途徑。
|
| CLEC18A調控的免疫途徑 |
研究團隊發現CLEC18A的存在與否，與染病老鼠的存活率有關。一般小鼠染病後的存活率為15%，而擁有較多CLEC18A的基因改造鼠存活率提高到26%，若進一步將CLEC18A基因中CTLD 區塊其中一個胺基酸：第339號，從原來的S型改為R型，基因改造鼠的存活率將大大提升至53%。
黃雅蘭博士說明，基因改造鼠存活率的提升，來自於CLEC18A帶來的正面免疫反應。小鼠在被病毒感染後，胞內體的TLR3辨識出病毒的同時，還會誘發現先天免疫反應，製造分泌干擾素(Interferon, IFN)，來「干擾」病毒的複製。
而CLEC18A或CLEC18A(339R型)與TLR3所形成複合體，比起單單只有TLR3，與病毒結合力更強，也因為CLEC18A與TLR3產生共伴效應，增強了免疫訊號的傳遞，才能誘發生成更多的干擾素來箝制病毒。除此之外，研究團隊也發現，CLEC18A調控的免疫反應，僅增加干擾素的生成，不會增加細胞激素，避免了自體免疫系統反撲的風險。
謝老師表示，這次的研究不僅發掘出CLEC18A在免疫反應中的功能，還看到，339號胺基酸從S型改換成為R型，單單一個胺基酸的改變，就可以達到提升免疫力的效果。謝世良老師團隊專精於感染性疾病的研究，有了這個基因轉殖鼠，加上此次研究對於基因生物多樣性之於體質影響的認知，對於尋找治療方法與解藥，均有極大的助力。
此外，CLEC18A另一個具有生物多樣性的區塊SCP domain，與脂肪酸的代謝有關，是否可從中找出易胖體質的關鍵因子，將會是研究團隊的下一個目標。
論文全文：(Endosomal TLR3 co-receptor CLEC18A enhances host immune response to viral infection)，網址：https://doi.org/10.1038/s42003-021-01745-7。