Nobel 书面报告-Prion.doc

M102A 第一组Nobel 书面报告-Prion-NOBEL PRIZE IN PHYSIOLOGY OR MEDICINE 1997-壹、 前言：1997年的生理与医学的诺贝尔奖是颁发给Stanley B. Prusiner，用以表彰他在普立昂(prions)发现一事上的卓越贡献，普立昂(prions)为一种不同于以往的全新病源体，期会造成致命的痴呆方面的疾病，不管于人类或动物身上皆有所发现，以前我们传统所知的病原体不外乎细菌、病毒、霉菌或者寄生虫，他们皆是藉由基因组，也就是或，来产生复制；而普立昂和他们最大的不同即是他不需要利用到基因组也可产生复制，这实在是一突破传统的大发现。而远在普立昂(prions)被发现以前，由普立昂(prions)所造成的疾病已被广泛讨论和提出，象是Scrapie，一种影响绵羊的疾病；而在年代神经病学家Hans Creutzfeldt 和 Alfons Jakob发现了一种类似的疾病，其是发生在人身上；在、年代，于新几内亚，一种由普立昂(prions)所造成的疾病，Kuru，也被发现，至于在最近，比较为社会大众所知的一种普立昂(prions)疾病即是狂牛病(mad cow disease)，上述所举例的这些疾病呢，皆有共同的病状，脑部的严重受损会导致治病的结果，其潜伏期可能长达数年，在期间受感染的组织会呈现海绵状；Gajdusek因发现Kuru 和Creutzfeldt-Jakob疾病可以传染到猴子身上，证明这种病原体具有传染性，但当时对于此病原体仍一无所知，只认为是一种缓慢而且不寻常的病毒。Prusiner 希望能纯化出此种病原体，经过了年的努力，Prusiner成功了，他发现此一病原体只由蛋白质所构成，他取名为prion(proteinaceous infections particle)，但他也发现了一个奇怪的现象，那就是在染病的大脑和健康的大脑中，此种蛋白的含量是一样的，但在做了进一步观察后，发现其三级结构是非常不同的，因此，Prusiner提出了一个假说，其内容假设健康的蛋白可以转变成致病的蛋白，进而造成疾病；其对于普立昂(prions)不需基因组即可复制的现象也提出了看法，一但致病的蛋白出现，其就可使健康的蛋白转变为致病的蛋白，藉由一种连锁反应；普立昂(prions)造成疾病的方式也可归纳为种，自发性、被感染或由于基因的倾向所造成。由于普立昂(prions)的假说实在是太震撼且太违背传统，所以在年代其受到许多的批评，但在今日，在许多实验证据的强力佐证下，此一学说已成为大家所公认，一些以前不可解的疾病也解开了其神秘面纱，普立昂(prions)的发现也使的对于一些更常见痴呆疾病的研究有很大的帮助，如：Alzheimers disease。貳、 关于PRION之历史：1913公元1913年左右，德国的修道院里发现了一个不明的病例。有位女仆在发病后只有短短的三个月就死亡，为她治病的库兹菲德医师记录了她所有的病程，发现这位女仆的脑部完全没有发炎，但是却严重的受损；后来另外又有一位医师，名叫雅各，他也发现了一位患者，情形与那位女仆几乎完全相同。因为这二位医师的发现，这一种未知的疾病，就被命为库兹菲德-雅各氏症(简称库雅氏症，或CJD)。1930于英国绵羊发现羊搔痒症，当时在中欧相当流行，发病绵羊感觉身体发痒，临床上会有磨蹭墙壁，树干，篱笆等处症状。病羊呈步履不稳、颤抖、瞎眼、摔倒、最后死亡等症状。病羊的脑部切片有明显的海绵状病变，是一种传染性海绵样脑病变。传染途径不明，政府方面只好扑杀了大量的病羊群，疫情才得以渐渐稳定下来。1950新几内亚高地有一个食人的原始部落，称作富雷（Fore）部落，爆发了一种未知的疾病，这种疾病在该部落内漫延开来，造成该部落许多妇女及小孩得病而死，当地的人称此病为枯鲁(kuru)。为了揭开这传染病之谜，1957年有一位美国病毒学专家名叫加德赛克医师，和另一位名叫吉加斯的医师，他们两个人一起进入富雷部落，着手研究该致命的疾病；他们发现病人先会出现运动失调的现象，之后会变成痴呆，然后才死亡；加德赛克与吉加斯在患者死亡后，解剖死者的脑组织时，意外发现死者的脑组织损坏严重，呈海绵状有许多小空洞，他们同样的发现了一件惊人的事实，患者的脑没有发炎，但却严重的受损。可能的传染途径是富雷人有将死去亲人的尸体分食的习惯，这并非是自古以来的传统，大约是从本世纪初才开始盛行的，而且这个习俗仅限于女人及小孩，成年男子是摒除于整个分食仪式之外的，是故这也说明了为何克鲁病在女人及小孩的感染率是成年男性的两倍以上。Kuru症一般症状是失去运动性的协调，然后变成痴呆，从1957年以来，共有2600个案例，发病期间是三个月至一年。加德赛克医师后来曾经以黑猩猩作实验，证明Kuru是可以传染的，他推测Kuru病的病原体，是一种未知的慢作用性病毒(slow-acting virus)。他协助富雷的原住民，杜绝了分食逝世亲人尸体脑部的风俗之后，Kuru从此就消失了。加德赛克医师因此获得了1976年的诺贝尔医学奖。 在随后的几年之中，陆陆续续的又在几个不同的国家，分别传出了类似的疾病，不论是在人类、或在动物身上都有许多新的发现；例如在英国的羊搔痒症(Scrapie)、在美国的传染性貂脑病(TME，transmissible mink encephalopathy)，甚至最近由1996年起在英国爆发的疯牛症；发病时的病征都与前述情况相似。 而在加德赛克研究的过程中，发现克鲁症患者的脑部切片与库贾氏症、羊搔痒症、以及传染性貂脑症的脑部切片，有相当高程度的相似，都有所谓的海绵状脑病变，且其症状都具有相似的特征潜伏期长、会造成严重的脑部神经伤害，且都可造成种间的感染，但即使有了这些资料，我们还是无法找出这些疾病确切的病原体为何。1960由艾尔波所率领的实验小组，发现以放射线照射的方法抑制核酸的作用之后，仍不会改变羊搔痒症的病原体作用，于是大胆的下了一个结论-羊搔痒症的病原体可能在没有核酸的情况下，增加数量。这个简单的结论，却为以后的研究方向埋下了一个伏笔。1970年代晚期科学家牟丝首先在电子显微镜下看到了Prion的真面目，她在羊搔痒症的脑部切片中，发现了一种蛋白质纤维，并命名为羊搔痒症纤维，这种蛋白仅见于罹患羊搔痒症的脑部切片中，在正常的脑切片中却不见踪影，于是她设想这种蛋白就是羊搔痒症的病原体，但是由于证据不够充分，所以没有发表。但是此时，另外一位科学家普西纳（Stanley B. Prusiner），也做出类似的结果，他不顾所持证据的薄弱，抢先将此结果发表，并另外命名为Prion，因此他在名义上成为了第一个发现Prion的人，也因此在1997领了一座诺贝尔奖。1980及1990年代1986年英国首先出现这种疾病，畜养的牛只摇摇晃晃站不稳，不能向前直走，好像发狂似兴奋异常，而且一旦发病必死无疑。如果把牛只的脑放在显微镜仔细观察，结果发现脑内的细胞朝遭到破坏，出现了无数的空洞，看来就象是海绵一样。这种依其症状救命名为狂牛病（mad cow disease）的奇怪症状，英国引起了一阵骚动。英国畜产业者为促进牛肉的成长、提高乳牛乳汁的蛋白含量，约从 1979 年开始把由牛的骨髓和内脏磨碎作成新饲料骨粉饲料（bone meal）喂食原本是草食性的牛只。此时英国自古以来就存在着一种牧羊的本土性流行病羊搔痒病感染此病的绵羊和感染狂牛病一样，脑袋变的空空洞洞的，举止风疯癫颠的，然后一病不起。由于狂牛病和羊搔痒病的症状以及病变有许多相类似之处，英国政府表示骨粉中使用了含羊搔痒病的羊，牛吃了这种受到污染的骨粉极有可能会有狂牛病，而于 1988 年宣布禁止使用骨粉。到了1992 至 1993年期间，狂牛病的流行达到颠峰，每个月约有 3,500 头，全年总计 4 万头牛只因而死亡，虽有人认为这些牛可能是在禁止使用骨粉前已经受到感染，经过 4、5 年的潜伏期才发病，不过真正的流行原因，始终无人知晓，幸后来发病的数量有明显减少的倾向，英国民众也放下了心中的一块大石头。參、 Prion的由来 Prion这个名字，是由Stanlet B. Prusiner所命名的，意即：具有传染性的蛋白质粒子(Proteinaceous infectious particles)。肆、 什么是PrionPrion蛋白是由广存于大部分的哺乳动物的PRP基因(仅含单一的exon，共253个密码子所组成，每个密码子由3个核甘酸所组成，蛋白质制造完成时最前面的22个密码子与最后面的23个密码子会被切除。)所制造的蛋白质。PrPc(C是指cellular)，是一种多数位于神经细胞、少数位于心、肺、肾、胰、睪丸、白血球之细胞膜和血小板上的糖蛋白，和一种膜蛋白(glycoinositol phospholipids)相连，主要功能是睡眠调节、心脏调节和铜离子调节：细胞膜上含PrPc能使细胞质中铜离子浓度上升，增加抗氧化能力。PrPc非必须蛋白质曾经有科学家作过实验，在老鼠出生前将其PRP基因刻意剔除，老鼠仍然顺利成长。但若是prion蛋白在摺叠过程中发生错误，形成另外一种蛋白质PrPsc(sc代表scrapie羊搔痒症)，则会产生致病力。一般相信，PrPsc就是普遍发生于人类及动物身上的脑部海绵化疾病TSE(transmissiblespongiform encephalopathy)的病原体。伍、 PrPc与PrPscPrPc与PrPsc在胺基酸排列上并无不同，化性上也并无不同。但PrPsc之致病力较PrPc高出了100,000倍。研究发现，两种蛋白质在摺叠时的不同，影响到两蛋白质的构型：PrPc含43%90%-螺旋状结构(-helix)，几乎不含-摺板型结构(-sheet)。PrPsc则含30%-螺旋状结构，43%90%-摺板型结构(如上图)。正常之PrPc代谢时会在细胞之溶体(lysosome)中被蛋白质水解脢(protease)分解，但变形之PrPsc因含多量-摺板型结构而使 PrPsc变得相当稳定而不易被蛋白质水解脢分解，因而在细胞之溶体中堆积，直至溶体无法负荷时，便会破裂，溶体中所含的酵素流入细胞质，造成细胞死亡，而PrPsc则大量堆积于脑组织内。又PrPc与PrPsc多存在于中枢神经细胞中，在解剖上即可发现患者脑部细胞切片可见一个一个黑洞，脑组织状似海绵般空洞化。陸、 PrPsc的产生 研究发现PrPc主动转换成PrPsc的机率并不高，TSE患者患病主要为以下之原因：1. 后天感染：接受了已感染的物质，如食物、注射、移植等。(此为大多数患者的感染途径)2. 遗传：是体染色体遗传(autosomal)，且为显性(dominant)遗传。3. PrPc的基因发生突变(并不常见)：人体prion基因由253个密码子所组成，每个密码子由3个核甘酸所组成，蛋白质制造完成时最前面的22个密码子与最后面的23个密码子会被切除，其余的密码子构成正常 prion蛋白质，然而若第102个密码子突变，由脯胺酸(proline)变成白胺酸(leucine)，会引起 GSS症(Gerstmann-Straussler-Scheinker disease)，此为CJD遗传性版本发病后仍可存活很久， 若第200个密码子突变，由麸胺酰酸(glutamine)变成离胺酸(lysine)，会引起利比亚籍犹太人的典型CJD，如果第178个密码子突变，由天门冬胺酸(aspartic acid)变成天门冬胺 (asparagine)，会引起典型的CJD；除非同时也将第129个密码子由valine突变成methionine， 才可能引起致命家族性失眠症(fatal familial insommnia)，持续失眠数月而亡，源于掌控睡眠中枢的丘脑空洞化，可预估不同prion疾病与症状可能是脑部不同部位被啃食所致。另外有些研究指出若108-121的密码子突变，将使prion蛋白质形状容易变化，更容易在早期 带来致命效应，此外若两条prion基因的第129个密码子分别为valine与methionine，会比两个皆为valine或两个皆为methionine的人更能抵抗prion疾病。 Prion蛋白质在物种间的变化序列相当小。老鼠不会轻易的染上仓鼠的PrPsc蛋白质，但若故意将仓鼠的prion基因殖入老鼠，然后再将致病仓鼠的脑组织注射至老鼠，则老鼠就会感染搔痒症，且即可将仓鼠搔痒症迅速在老鼠之间传播，疾病会从注射部位缓慢散开，彷彿PrPsc蛋白只能将邻近的prion蛋白质转化，目前只知道是透过免疫系统B细胞所携带。结晶理论(Seeding Model)：体内原本就有PrPc蛋白存在之物种，一旦外力 (包括饮食、手术等)使少量不正常的PrPsc进入神经系统或脑细胞，则会使原本动物体内的正常PrPc形态转变，而成含90%-sheet的PrPsc。目前科学家对此现象有一结晶理论解释之。认为体内PrPc与PrPsc两者于体内是存于热力学平衡状态。但较倾向存在PrPc。单体的PrPsc是相当的不稳定，很容易又摺叠回PrPc，但当体内形成或食入多体结构，则此多体结构将形成类似晶体的功能将其他的PrPc变成PrPsc。(如图)热休克蛋白Groel (Heat shock protein)：当细胞合成PrPc，进行结构上的摺叠成二、三级结构时，一般都能正常的形成PrPc之结构，且prion 前端有一种热休克蛋白Groel (Heat shock protein)，当PrPc摺叠时亦可修正其错误，但当有后天感染或其他因素，外来的Protein X (一般是指enzyme或chaperon)阻断了Groel的功能，或是使PrP再摺叠成PrPsc，进而像铸模似的把所有的PrPc变成PrPsc，因此在一般状况下PrPc要 转变成PrPsc所须能量是非常高的，所以可解释Prion disease发病的机率非常小，且进程很慢的原因。 柒、 疾病： 目前所发现由Prion引起的疾病多发生于哺乳类，由于疾病发现时皆不清楚病因，因此在不同动物上有着许多不同的病名，近年来对于病因有更进一步的研究，才逐渐了解，原来致病源皆来自于共通的致命杀手-Prion。人类疾病：疾病名称感染途径Kuru (Fore people)经由食人仪式感染Iatrogenic Creutzfeldt-Jakob disease含prion的生长激素或硬膜移植等感染Variant Creutzfeldt-Jakob disease由牛只上的prion感染?Familial Creutzfeldt-Jakob diseasePrP 的基因突变Sporadic Creutzfeldt-Jakob disease体突变或是PrPC 的自发性转换?Fatal familial insomniaPrP 的基因突变Gerstmann-Strussler-Scheinker diseasePrP 的基因突变Kuru（库鲁症）：病原主要侵袭小脑，潜伏期为的范围极广，个案中潜伏期最长者可达56年，平均12年，发病过程极为短暂，通常发病后三个月至两年内死亡。诊断极为困难，可透过临床及神经病理检查来诊断，脑组织病理切片是唯一可以确定诊断的方法。其他辅助临床诊断方法包括：脑部核磁共振摄影、脑脊髓液抗体检查等。1996年，Daniel Gajdusek对于Kuru症之症状做了下列定义，将其病程分为三个时期： 走动期:颤抖;协调,语言能力逐渐丧失 久坐期:情绪不稳定;严重的运动失调 末 期:发音困难;溃疡;大小解无法自制;吞咽困难Fatal familial insomnia (FFI) （致命家族性不眠症）病原主要侵袭丘脑，是突变Prion在丘脑不正常的堆积所引起，为极罕见的遗传性致命性疾病，目前全球仅有28个家族发现此疾病。发病年龄从30岁至60岁都有个案发现，平均年龄为50岁。发病到死亡为7至36个月不等，其病程主要可分为下列几个阶段：1. 失眠频率增加、恐慌 四个月2. 产生幻觉 五个月 3. 完全失眠、体重急速下降 三个月 4. 痴呆、从没反应到说不出话 六个月5. 死亡右图为感染FFI的丘脑切片，切片图左箭头处为典型的星状细胞增生，右图箭头处为海绵化的脑空洞。CJD（库贾氏症）库贾氏病是由一种具感染性的变性蛋白质快速增加，不正常地大量堆积在大脑皮层而造成神经细胞死亡，使脑组织变成海绵样。发病初期会出现记忆力衰退、行为异常等类似失智症状及步态不稳。随着病程进展，症状会逐渐恶化，患者的四肢与躯干会有剧烈抽动、发生视力模糊、肢体无力、麻木感、癫痫等。末期会出现较为严重的痴呆；且此病在病发后，病程发展快速，大部分患者在一年内死亡，而不像老年失智症可以存活数年。此病病因有4种模式：(1) 散发性：根据文献得知，散发性的发生率约百万分之一。(2) 遗传性：此病有部份(约1015)为家族显性遗传，此乃因上述PrP蛋白质之基因发生不同的突变所致，目前研究証实有数个突变基因与此种变性蛋白质有关。(3) 医源性：由各种医疗行为所造成的感染。1974年第一例因眼角膜移植而被感染的报告后，陆续出现因脑部手术、器械污染、脑电极植入、硬脑膜移植、性荷尔蒙刺激素注射等各种医疗行为而感染。(4)新类型库贾氏病（new variant CJD, nv-CJD）：1996年英国报告发生于年轻人之库贾氏病，其潜伏期较短，可能与牛只的TSE有关。动物疾病：疾病名称感染途径Scrapie (羊搔症)动物感染或自发产生?Bovine spongiform encephalopathy (狂牛症)喂食含 prion的肉骨粉Transmissible mink encephalopathy (水貂)经由牛或羊的prion感染Exotic ungulate encephalopathy(大型羚羊)喂食含 prion的肉骨粉Feline spongiform encephalopathy (猫)喂食含 prion的肉骨粉Chronic wasting disease (骡,鹿等)动物感染?Scrapie（羊搔症）以绵羊为主的慢性退行性神经疾病，显微镜下呈亚急性海绵状脑病（ spongiform encephalopathy ） 之特征性病变。诊断上可以藉由脑部或淋巴组织采样进行判断，一般潜伏期在二至五年，小羊可由胎盘或是分娩时的体液而感染，病源会直接影响神经系统，造成染病动物对环境极为敏感，同时产生搔痒感并因搔痒摩擦而刮下自身羊毛，末期会丧失协调，步伐不稳、麻痺、体重减轻等，最终免不了死亡。最近研究显示，甚至在动物的尿液中可以检测出Prion的存在，因此藉由动物排泄物传染是另一种可能的感染途径，值得注意。Bovine spongiform encephalopathy (BSE)（狂牛症）主要侵袭脑干部位，诊断上主要有下列两种方法：1. 牛只延脑闩区（obex）之组织病理学检查2. 免疫组织化学染色法、西方免疫墨点法及酵素连结免疫吸附分析法潜伏期平均为四到五年，染病的牛只会出现紧张、焦躁、容易被惊吓、激怒等情绪上反应，在肢体协调上会出现姿势怪异、步履蹒跚等现象，接着体重减轻最终死亡。对于染病的乳牛，亦会造成产乳量的减少。右上图为染病牛只的脑切片，灰白色空洞为其主要病源侵袭脑部的区域，造成大脑的空洞海绵化。捌、 Prion疾病可能的治疗方法 Prion的特殊蛋白质病源体，使得到目前为止，prion疾病仍无有效疗法。正在研究中的疗法有：1. 传统药物：传统药物方面目前研究的对象为奎那克林(quinacrine, 即 quinacrine hydrochlori, 中文又称虐涤平)和氯普马乙(chlorpromazinev抗精神病药物有镇静作用。)可阻碍恶性普恩蛋白团块在受感染的陪养中的老鼠细胞中的形成。而且已知这两种药品可以经过血流进入脑中。UCSF(加州大学旧金山分校)的团队被允许对两名疑似感染库贾氏症的病人使用这些药品。一名病人对这些疗法没有反应。至于另一位病人仍未观察出效果。2. 研究不会使普恩蛋白复制转化的特殊物种：有一品种羊只在基因于171的位置上为Arg，研究发现对羊搔痒症免疫。又研究发现，若两条prion基因的第129个密码子分别为valine与methionine，会比两个皆为valine或两个皆为methionine的人更能抵抗prion疾病。而藉由PrP转殖基因(Arg171、129)和不同种的的Protein X的表现，可能使牛羊等生物免疫。可以利用人工生殖的技术，也就是从有此基因的同型合子中取出配子。另外一种不实用的方法，则是制造不含PrP制造基因的牛羊，虽然剔除PrP蛋白质基因的老鼠健康状况似乎良好，但却有可能因为失去了正常PrP蛋白而产生其他未知的脑部疾病。此方法仍在研究阶段。2006年12月31日，韩国Woo-Suk Hwang所带领的团队宣称对狂牛症具有免疫力的牛只已经由人工基因改造的方式产生。目前尚未得知由这些牛只所得到的乳制或肉制品是否会在市面上贩售，然而科学家们则已经热衷于了解这些牛只是否有潜力成为生产帮助人类对抗狂牛症的药物来源。这些牛只的基因是从带有突变(mutation)的PrP蛋白质基因的细胞所产生。带有变异的PrP蛋白质虽然仍会和普利昂蛋白质结合，但是却不会被诱导而形成不正常的型态。此外，Woo-Suk Hwang所带领的团队更加入DNA启动子(promoter)让这些变异过的PrP蛋白质产量高于正常的PrP蛋白质，使普利昂将正常PrP蛋白质形成不正常型态的机率降低。(相似的方法在老鼠也实验过，也有避免狂牛症感染的功用。)3. 抗体：有单株抗体可以抑制PrPSc的复制。但是由于抗体对于正常和异常PrP蛋白的辨认性很差，抗体容易被中和，且有其副作用；而且T细胞对于PrP蛋白的变异也有其容忍性(例如，在缺乏PrP制造基因的老鼠上，就没有T细胞容忍PrPSc的问题)，造成了抗体治疗的困难。目前发展出多基因抗体形多肽(MAPs)，含特定蛋白序列，使免疫系统产生抗体反应，但此疗法目前仅在实验阶段。4. 从PrPC 转变到PrPSc的过程下手：其中一种策略是把蛋白质藉由药物的附着，而稳固在PrPC状态；另外一种策略则是修改protein X(分子的护送者)。而现在还不清楚药物是附着在PrPC与protein X的结合位上比较有效，或者是PrPC的仿作药物比较有效。另也有种药物可以直接破坏PrPSc的结构(研究人员发现，在细胞分裂时有一种可以拆开细胞支架、形状像剪子一样的分子，这种分子被命名为UNFOLDIN。在试管中的实验结果表明，这种分子不仅可以拆开异常普里昂的立体结构，也能拆开导致阿兹海默氏症（即早老性痴呆症）和巴金森氏症的蛋白质的立体结构。因为这种分子有一种强作用力，可以使这些蛋白质变形为带状。)不过由于PrPSc只会附着在细胞膜上，不用考虑药物是否能穿透到胞质液里，但却要考虑药物如何进入中枢神经系统中。5. 以毒攻毒：美国UC Davis的两位物理学家Cox和Singh用简单的统计力学模型来模拟了普恩蛋白疾病的传播。他们利用一组二维的晶格系统来进行模拟。他们发现一点点的prion可以在受到感染的神经元上制造出更多的prion。当到达足够的数量之后便会分裂而让其他的prion传播出去到别的神经元上，最后造成宿主的死亡。事实上prion具有几种不同的种类，例如有些对老鼠及仓鼠造成伤害但有些种类则是对仓鼠无害。这个模型发现，若是将无害的仓鼠普恩蛋白注入受感染的老鼠身上，可以使两种不同的普恩蛋白彼此竞争，如此一来便可能可以减缓发病的时间。这种以毒攻毒的方法并不能保证能消灭这种疾病，但却可以使类似CJD这种疾病不易在人身上发作。玖、 Prion之最新消息：自1997年Dr. Prusiner以感染性蛋白颗粒（Prion）的研究获得诺贝尔奖以来，科学家们在这块领域上有更多的推论、做更多的研究，至今仍不断有新发现，而未来，还有很多疑问尚待被证实！以下将举列数个近期的研究：一、 狂牛病的检测最直接的保障方法看起来都很简单：只要检验准备屠宰做为食物之用的动物，不让受到感染的牛只进到食物供应系统，以避免将病原普恩蛋白传染给人类即可。但检测可不是件简单的事情。USDA用的是免疫组织化学方法，这是一种旧技术，既麻烦又花时间，需要好几天才能完成，因此要普遍应用是不切实际的。在1980年代中期，实验室以及研究人员制造了新型抗体，可以更有效地协助确认脑中的危险普恩蛋白。这些抗体与用来做标准检测的抗体类似，可以辨识任何正常或不正常的普恩蛋白。但要检测PrPSc，我们必须先除去所有的PrPC，这可以藉由加入一种水解蛋白质的酵素到脑组织检体，因为PrPSc通常不受这些酵素的影响，所以大都完好无缺，随后加到检体中的抗体就可以告诉我们PrPSc的含量了。利用一种类似的处理方法，包括瑞士普恩蛋白学公司以及美国伯乐实验室在内的少数几家公司，也都发展出他们自己的抗体及商用套装工具。由于只要几个小时就可以知道结果，这种套装工具在欧洲与日本都已经有效应用于大量筛检。（日本在2001年发现首例的BSE，到了今年4月总共发现到11例感染。）但这些快速检验方法也有些限制，堆积在动物脑子的PrPSc必须达到可侦测得到的数量才行，而这数量通常要相当的高。此外，因为BSE通常需要35年才会发病，而大多数屠宰年龄的牛只都小于两岁，因此即使遭感染，检验结果也不会是阳性。所以一般来说这些检验方法对老一点的牛只最有效，不管牠们看起是健康的牛还是倒牛（downer）。目前最可能接受检验的牛只，是那些站不起来的倒牛。因为现行检验方法的限制，为牛肉供应主体即没有症状、准备进屠宰场的年轻动物。研发出检测普恩蛋白的方法，依旧是对抗普恩蛋白疾病爆发的最重要武器之一。科学家追求的策略有几种，其中一种是试图提高组织里的PrPSc含量，这样普恩蛋白才比较容易侦测得到。如果能够制造出这种放大系统，也许就可以研发出血液检验的方法，取代原本需要牺牲动物的方法（由于血液中没有足够含量的PrPSc，所以现行检测法无法侦测出来）。瑞士雪兰诺药厂的苏铎（Claudio Soto）及其同事试图达成这项任务，他们将正常仓鼠的脑与感染羊搔痒症的仓鼠脑混在一起，然后利用声音脉冲将PrPSc团块打碎，好让正常的普恩蛋白转变成不正常型。实验结果显示，不敏感型的普恩蛋白增加了10倍。美国达特茅斯医学院的苏帕塔彭（Surachai Supattapone）也得到类似的结果。 另一种策略的焦点放在蛋白质形状的细节而不是数量。例如， UCSF的同事萨法（Jiri Safar）与其他科学家研发的一种测试方法，就是利用某些抗体只会与PrPC或PrPSc其中之一结合，而不会与两者都产生反应的特性。说得仔细点，就是抗体所针对的普恩蛋白部位，只在某种形状时才会裸露出来与抗体反应，但在另一种形状则会被掩盖起来，好比床单的安装角在摺叠起来时是看不到的情形一样。这种专一性的意思就是说，受测检体可以不必用到蛋白?。排除蛋白?的步骤是很重要的，因为我们现在知道，有一种PrPSc会受到蛋白?的攻击，这意味着移除PrPC的检测法可能也移除了大部份或所有的蛋白?敏感型PrPSc，因此这些检测法可能远远低估了PrPSc的含量，差异可以高达90%左右。二、 蛋白的光明面科学家发现正常型的普里昂蛋白质(prion protein)对骨髓干细胞的自我更生似乎有其必要性。由于不正常折叠的普里昂蛋白质与可传染性脑海绵状病变(transmissible spongiform encephalopathies)有关而声名狼籍，至于正常型的普里昂蛋白质的功能究竟为何，至今则仍然还不是很清楚。在初步的研究中，美国的研究小组发现40%的成年老鼠的骨髓细胞会释放出普里昂蛋白质到细胞表面上，而这些有普里昂蛋白质标记的细胞中有超过80%是红血球或是其前驱物。这意味着普里昂蛋白质或许是可引发整个成年血液系统的长生命期造血干细胞(long-term hematopoietic stem cells)的标记。为了验证普里昂蛋白质是否是长生命期造血干细胞的标记，研究人员从野生型(wild-type)的老鼠身上取下骨髓细胞并将其纯化成含有与不含普里昂蛋白质的细胞。他们将这些细胞分别植入被致命射线照射(lethally irradiated)的老鼠体中，六个月后，研究人员发现在接受含有普里昂蛋白质细胞的移植中，同时发现长生命期及短生命期的造血干细胞。而在不含普里昂蛋白质细胞的移植中，只发现短生命期造血干细胞的活动。由上面的实验虽然可证明普里昂蛋白质是野生型老鼠体中长生命期造血干细胞的标记。为了了解普里昂蛋白质在造血干细胞中的功能究竟为何，研究人员做了几次的骨髓移植。首先将野生型及无普里昂蛋白质的老鼠骨髓细胞分别植入被致命射线照射的老鼠身上，当植入的干细胞茂盛繁殖且产生周边血液细胞(peripheral blood cells)后，研究人员再将其植入另一被致命射线照射的老鼠中，这样的步骤重复三次。研究人员发现，在每次的移植后，源于无普里昂蛋白质细胞的老鼠的自我更生能力急遽下降，而由野生型老鼠细胞开始的则不会有下降的情况。而使用可以产生普里昂蛋白质的反转录病毒感染(retroviral infections)到接受无普里昂蛋白质骨髓细胞移植的老鼠中，则可以解救这个缺陷。由此可见，普里昂蛋白质对造血干细胞的自我更生有其相当的必要性。对于普里昂蛋白质对造血干细胞的自我更生如何产生作用，其背后的机制目前还尚不清楚，小组成员Harvey Lodish推测，普里昂蛋白质可能是将细胞表面上的贺尔蒙结合并集中在一起，或者是帮助细胞黏附到邻近的细胞或细胞外基质(Extracellular matrix)上。他说，这只要去看它是否黏附在其他的蛋白质或任何已知或未知的贺尔蒙上即可很直接的证明这个推测。三、我们都错怪PrPSC了？！ 过去普遍认为PrPSC就是造成神经毒性(neurontoxicity)的元凶。然而，最近的研究显示，我们似乎错怪PrPSC了。 过去几年间，科学家皆将把PrPSC视为神经病变的罪魁祸首，因此他们利用各种方法来阻止PrPSC的危害，譬如以酵素分解PrPSC，或以抗体阻断PrPSC的活性区域，但成效皆未达预期。Mallucci, G.的研究团队，则采取了崭新的观点来看Prion所造成的问题。 根据先前研究的暗示，他们不再试图抑制PrPSC的堆积，而从生物体本身具有的PrPC 下手。他们将小鼠的PrPC基因剔除(Knock-out mice, Prnp0/0)，使小鼠无法产生PrPC，如此PrPSC便无从带坏神经细胞内的PrPC。如预期地，Prnp0/0小鼠在受到Prion感染之后，并不会产生中枢神经的病变。更美妙的是，若将基因转殖小鼠(transgenic mice, MloxP)感染Prion，即使小鼠已经开始产生海绵状脑组织，其海绵状脑组织竟可以逐渐填补修复！即使短期内小鼠脑部组织仍可侦测到PrPSC的存在，却无法对神经细胞造成危害。 这个结果显示，PrP