第 259 期

學術交流
Viral Phylogenetics and Bioinformatics 研討會紀事
Viral Phylogenetics and Bioinformatics Workshop Report

背景
此課程是由香港中文大學微生物研究所（Department of Microbiology, The Chinese University of Hong Kong）所主辦，邀請紐西蘭奧克蘭大學（University of Auckland）Dr. Alexei Drummond及英國倫敦大學（University College London）Dr. Stephane Hue兩位學者專家主講。本課程主要講解分子演化分析基本理論、介紹序列分析、分子演化分析常用工具之原理和方法，包含基礎與進階兩部分，針對病毒流行病學、基因分析及病毒基因重組分析方法的探討，除演講外，亦有電腦實際演練課程，對於分子病毒分析方法提供最新的研究資訊，以病毒分子演化分析為實例演練，俾使學員對分子演化分析能有更進一步的了解。

報告
病毒基因的改變主要經由三個機制：突變（mutation）、篩選（selection）及重組（recombination）。核苷酸基因突變導致胺基酸改變稱為non-synonymous，若沒有改變胺基酸序列則稱silent或synonymous。每個基因位置發生non-synonymous （dN）synonymous（dS）突變的機率（dN/dS）比例則產生篩選的機率：當dN/dS＜1時為negative（purifying） selection；而dN/dS~1時為no selection；當dN/dS＞1時則為positive （adaptive）selection。

病毒基因的變化多寡與基因改變後對於病毒特性的影響導致基因型的區別，藉由分析病毒基因序列可推究病毒株之間的關連性及群組。種系發生樹（Phylogenetic tree）可顯示不同時期或不同個體分離之病毒株之間的基因演化相關性，而Rooted phylogenetic tree可限定分節點之間ancestor-descendant relationships，可顯示不同地區流行之病毒株是否來源相同。

ClustalX軟體是目前被廣泛使用可比較多個基因序列的軟體（multisequence alignment program），在multisequence alignment後便可利用PAUP軟體進行phylogenetic tree建構，主要分為兩種方法：Distance method包括Neighbor joining及UPGMA兩種，而Character-based method則包含Bayesian（MrBayes software）、Maximun likelihood （PAUP software）及Maximum parsimony。

在畫出phylogenetic tree不同基因群組之間的相關性後，便可利用Bootstrap method及Jacknife評估phylogenetic tree群組之間演化的可性度。另外可利用Bootscan analysisi（Simplot）及Split decomposition偵測病毒基因重組。這些病毒分子演化的分析對於病毒流行病學及病毒傳播途徑研究，如HIV、polio vaccine、SARS及avian Influenza virus能提供許多資訊，有重要幫助。

另外，還可利用溯祖法（Coalescent theory）研究病毒的流行病學，包含過去族群變動的訊息並且用來描述病毒傳播的行為模式。利用溯祖理論建立一個非母數的模式去估計病毒族群數量的變動，並利用BEAST software進行Bayesian演化分析，描繪病毒族群中各族群在過去歷史上的演變，亦可估計過去及未來病毒的突變速率以及族群成長速率。

總結
參加此研討會可學習病毒分子演化分析方法最新的研究資訊，將有助於國內分子流行病毒學及病毒演化之研究，探討基因改變於病毒毒性之影響及病毒演化情形，對於未來疫苗發展可提供有利參考。
《文/圖：臨床研究組王雅芳博士》