新冠病毒肆虐，防疫工作首重消灭、隔绝病毒，中研院在廖俊智院长带领下，更是倾全院之力研发检验试剂、药物、疫苗等等抗疫利器，务求消灭病毒无形。但在中研院生物医学科学研究所却有一间实验室，日夜忙着“养”病毒，以检测疫苗、药物、试剂有效性，就是中研院唯二的 P3 实验室。这间实验室少有镁光灯照射，却是中研院抗疫作战的重要后盾，一起跟着研之有物，开箱神秘的 P3 实验室！
对战病毒的日常
“我这辈子，从没这么努力工作过！”生医转译中心新兴传染病专题中心首席执行官、生物医学科学研究所研究员林宜玲苦笑地说。 2020 年中研院抗疫大仗，她负责领军生医所 P3 实验室，研发定量病毒的方法，以协助验证院内各项的检验试剂、药物、疫苗的有效性。2020 年 11 月中研讲堂，林宜玲走出实验室来到嘉义女中，与民众分享近一年与病毒日夜短兵相接的心路历程。
“今年的 COVID-19 是百年大疫，所有原本不是研究病毒的都变成病毒学家了。”话锋一转，林宜玲随即向听众发出灵魂拷问：“但大家真的认识病毒吗？”
新冠病毒知多少？
新冠病毒大小约 100 奈米，大约是一根头发的直径再小一万倍，必须用电子显微镜才能观察，“我们做病毒的，都说自己在做奈米科技。”林宜玲打趣地说。冠状病毒虽这么小，家族却很庞大，其中有七只会感染人类──四只是普通感冒病毒，其他三只是 SARS、MERS、以及引起 COVID-19 的 SARS-CoV-2 三种致命病毒。
冠状病毒如何感染人类？关键是：病毒表面突起的棘蛋白（spike protein），它们会与细胞表面的受体结合，主要的受体为 ACE2（Angiotensin-converting enzyme 2）。一旦棘蛋白结合 ACE2，就像钥匙开对门锁，病毒即可长驱直入、感染细胞，在细胞内大量复制。
▲ 新冠病毒表面突起的棘蛋白（粉红色突起），会与人体细胞表面受体 ACE2（绿色 Y 型）结合，借此感染、进入细胞大量自我复制。
重点来啰！如果能够“断开”棘蛋白和 ACE2 的“连结”，即可能防止病毒感染细胞，这也是许多疫苗和药物的重要标靶！疫苗与药物研发后，需进行细胞、动物等测试确认有效性……不过，新冠病毒这么“毒”，一般实验室承担不起，必须在大名鼎鼎的 P3 实验室进行。
P3 实验室大解密
在好莱坞灾难片“全境扩散”中，穿着宛如太空装的研究人员，在密闭实验室小心翼翼操作致命病毒，场面凶险非常。现实世界中，P3 实验室的研究人员真的必须穿着密不透风的实验衣，才能处理危险病毒。
生物实验室依照危险程度分成 P1~P4 四个等级，操作病原菌一级比一级凶险。
P1~P4 实验室差别在哪？P1 实验室最单纯，只有洗手台、工作区、实验衣，如大学的生物实验室。P2 实验室加上生物安全柜，比较危险的生物、怕被污染的样品，统统必须在安全柜里进行。
P3 实验室像是把整个实验室变成安全柜！实验室内是负压（相比于室外压力较小），气流只能从室外往室内吹，不能由室内往外吹，避免病原菌外泄。另外还有双门灭菌锅，实验用品必须经过高温高压、蒸气灭菌之后才能由外部取出。
最神秘的 P4 与 P3 大同小异，但人员必须穿着连身供气正压防护衣，衣服外面是负压、内部是正压，作用是防止病原菌随气流窜进防护衣内。
▲ P3、P4 实验室特点是内部的负压呈梯度分布，越往里面压力越低，以防止气流外泄。此外，实验室必须具备高压灭菌锅，实验用品必须经过高温高压、蒸气灭菌之后才能取出，人员进与出也有规定的路线。
▲ 林宜玲实验室同仁在 P3 实验室前合影。P3 实验室的工作人员必须穿着实验衣，而且穿、脱顺序都有严格的 SOP，并配合定期训练。
时间回到 2003 年，台湾爆发 SARS 疫情，中研院随即新建两间 P3 负压实验室。2019 年底，新冠肺炎疫情爆发，2020 年 1 月林宜玲临危受命，负责中研院生医所 P3 实验室。2020 年 3 月，林宜玲从疾管署小心翼翼捧回分让的第一株新冠病毒，立即开始“养”病毒，提供新冠病毒来测试院内研发的药物、治疗性抗体等，看看药物作用后的病毒残存量，借此估算药物的抑制能力。
“但病毒这么小，不可能放在显微镜下一个个数，必须研究适当的定量方法。”林宜玲打趣地说：“不过，每只病毒都很有个性，定量方法必须量身打造。”因此除了使用传统的 PCR（Polymerase chain reaction，PCR）核酸检测，也研发出几项重要定量法。
每只病毒都很有个性，定量方法必须量身打造。
数一数，病毒有几只？
“确诊 34 要不要隔离治疗？”新闻常听见有关确诊与否的 CT 值，就是指 PCR 复制的次数。所谓的 PCR，是让反转录后的病毒 cDNA 可以 2 倍、4 倍、8 倍、16 倍……每次以 2 倍数复制，直到机器侦测到病毒 cDNA，那个次数就称为 CT 值。
如果样本中病毒量非常少，PCR 必须进行多次复制，机器才会侦测到，CT 值就会非常高。目前台湾以 CT = 40 为确诊标准，意思就是如果样本经过 40 次 PCR 复制，仍未测出病毒 RNA，受测者才可算为阴性。
此外，林宜玲团队也开发病毒斑定量法、细胞病变定量法，免疫萤光抗体染色侦测法等等，协助院内研究人员侦测研发药物、疫苗、中和抗体的有效性。
以病毒斑定量法为例，研究者把病毒样本稀释成不同浓度，然后感染培养皿中的细胞。几天之后，如果细胞被感染、凋亡，会在原本位置附近扩散成一个斑点。从病毒斑的数量，参考原本稀释的倍数，即可反推原本样本中病毒的数量。
林宜玲团队以病毒斑检测法，协助中研院吴汉忠特聘研究员筛选有效抑制新冠病毒的治疗性单株抗体。
▲ 每一行代表一种抗体的测试组，研究员在每个装满细胞的培养皿，分别放入新冠病毒与稀释后的抗体（上方横轴为抗体浓度，越往右浓度越低），白点代表加入抗体后仍受到感染的细胞。从白点数量可知，第一种抗体中和新冠病毒的能力最好，细胞受到感染的机会最小。
此外，P3 实验室也协助抗体、抗原检测试剂的多项开发。去年初，中研院基因体研究中心杨安绥团队，19 日内成功制备出适合检测病毒抗原的单株抗体，也有赖林宜玲 P3 实验室提供“真‧病毒感染细胞”的萃取物测试。
▲ 图为杨安绥团队开发的新冠病毒抗原检验试剂原型，林宜玲团队提供受到新冠病毒感染的细胞萃取物进行测试，并提供普通感冒病毒感染的细胞萃取物作为控制组，以资对照。
不过，林宜玲主责的 P3 实验室只能进行细胞实验，但药物能在细胞抑制病毒生长，不代表能够在活跳跳的动物、甚至人体发挥功能。因此 P3 有两种，动物实验也必须有相应的 P3 实验室。
动物版 P3 实验室
镜头转向中研院基因体研究中心的 P3 实验室，里面风景大不同，一笼笼叽叽喳喳的小鼠身负抗疫重责大任。
但有老鼠远远不够，因为正常的小鼠不会感染新冠病毒。如果老鼠不生病，怎么测试药物的有效性？所以研究员通常会以基因克隆的方法，改变老鼠的基因，表现关键结构或蛋白质，例如：使老鼠的细胞上表现新冠病毒的关键受体──ACE2。
但基因克隆鼠需要好几个月的制备，还不一定成功，面对瞬息万变的疫情，显然缓不济急。所幸，中研院生物医学科学研究所陶秘华研究员以一个病毒载体，将人体有关 ACE2 的基因送进小鼠体内，成功使小鼠细胞表现人类的 ACE2，变得可以感染新冠病毒。这些实验小鼠，已经成为院内评估药物、疫苗的重要工具。
▲ 陶秘华研究员以病毒载体，将人体 ACE2 的基因送进小鼠体内，成功使小鼠细胞表现人类的 ACE2，变得可以感染新冠病毒，加速了动物攻毒实验的进行。
演讲最后，林宜玲感性回顾过去历史，事实上，人类每隔一段时期就会经历一次重大瘟疫，新冠肺炎只是其中之一。而每次大瘟疫的结束都不会是单一的原因，不管是疾病传播知识的增加、公共卫生与医疗保健宣导、新疗法和疫苗的开发等都会有所助益，新冠肺炎的控制也一样，势必会是多重因素作用的结果。
“但疫情一定会过去，而且一定不会像过去这么惨烈，”林宜玲肯定的说。截至 2021 年 2 月，已有几支疫苗问世，有效性更达到九成以上，这场全球竞赛的疫苗进度打破史上所有纪录。与病毒共存的漫漫长夜，已露曙光。下一步怎么走？林宜玲语重心长的提醒：“台湾不可能一直封锁国门，未来必须视国际疫情灵活改变策略，才能跟上全球复苏的趋势。”
以下是林宜玲研究员演讲当天的影片精华：
（本文由 研之有物 授权转载；首图来源：中研院）
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