电影《末日之战》中，病毒学家说大自然就像是高智慧的连环杀手，会将自己的弱点隐藏，伪装成强悍的一面，人类该如何运用现有的技术破解病毒的罩门呢?
从每年度的季节性流感、SARS、口蹄疫、禽流感，再到震惊世界的伊波拉病毒，即使疫苗研发如火如荼地进行，依旧计画赶不上变化。病毒经常产生变异，造成全球性大感染。现在，拜医疗科技进步所赐，可以透过基因定序，了解这些无所不在的病毒，如何在传染的过程中，交替、变身来躲过疫苗的追捕。
基因定序探索病毒的变异过程
“为什么流感的疫苗要定期接种?”
“接种疫苗后就万无一失了吗?”
“如何追踪病毒的下一秒变化呢?”
未知的事物容易造成恐慌，有鉴于此，研究人员将医学技术和大数据分析结合，探究感染的过程以及预测病毒的未来变化。纽约大学知名病毒学家，也是论文资深撰文人的Elodie Ghedin和她的研究团队，收集84位患者(包含67位带原者及17位家中成员)的流感病毒株，透过定序及分析，去检验宿主身上的病毒，发现病毒具有遗传多样性，对环境适应力强，能迅速扩大感染。
该研究指出，病毒产生的轻微变异导致病毒经常在感染者与被感染者之间相互传递。目前的疫苗研发，只攻击病毒中看起来最具威胁性的毒株，然而，病毒会产生变异，有如换装过的特务，可以轻易避开疫苗，散播到人群中。
在过去，传统的基因分析技术只能观察病毒基因一次，难以找出其样本内不同谱系的病毒，但全基因体定序法可重复观察基因子千次，有助于生物医学研究人员探索基因序列中的遗传密码。2009年，当H1N1和H3N2流感共同循环传播(co-circulating)时，Ghedin研究团队收集在H1N1流感第一波中，67位感染者和他们家庭的其他17名成员的鼻咽拭子(nasal swabs)，并进行全基因体定序，分析病毒的遗传多样性。研究发现，病毒体中，不同谱系的毒株会混合感染，所以H3N2的遗传多样性较2009年的H1N1高。
研究团队继续深入调查，发现许多突变的病毒并非新型的突变种，而是在整个群体彼此互相传染下所产生的变异。这些变异具有跨季节性，不仅有助于病毒散播，而且没有遗传瓶颈(genetic bottleneck)(注1)的问题。举例来说，一位H1N1 /2009患者身上的病毒变异存在量为10%，就有64％的机会传递给接受者，而H3N2患者身上的病毒变异存在量为10％，却有高达86％的机会感染他人，由此可见，经过变异的病毒具有更强的传染力。
延伸阅读：除了登革热，你听过兹卡病毒(Zika Virus)吗?
在流感肆虐的时刻，科学家们透过数据分析、不同的定序途径以及数学理论的结合，让我们得以一窥病毒在传染散播的过程所产生的细微变化，而如何运用现有的技术和知识，解开病毒的基因密码，成功预测病毒的下一步，进而研发对应的疫苗来造福全人类，将是一大挑战。
注解1：
遗传瓶颈(genetic bottleneck)是指一个族群因为环境因素(诸如地震、水灾、火灾或疾病等)或人为因素(例如大屠杀)所产生数量锐减的现象，而族群数量减少将导致内部的基因歧异度降低，所以小族群内就会拥有较少的遗传多样性，在面对周遭环境发生巨变时，因无法抵抗天择而遭到淘汰。
参考文献：
1.Poon LL, Song T, Rosenfeld R, et al. Quantifying influenza virus diversity and transmission in humans. Nat Genet. 2016
2.李思源、庄以光(2010)，DNA定序技术之演进与发展，生物医学暨检验科学杂志，22(2)，49-58。
3.http://www.coa.gov.tw/view.php?catid=4276
4.https://en.wikipedia.org/wiki/Population_bottleneck
图片来源：
https://zh.wikipedia.org/wiki/Wiki
