病毒在第一型糖尿病致病機轉中的角色：腸病毒、胰島免疫與預防展望

各位朋友們，決定留到最後一刻的「勇者中的勇者」，非常感謝你們。我們即將展開一場非常精彩的環節，並邀請到這個領域中最傑出的講者們。我們通常會把最好的講者安排在最後，以此來吸引並說服大家留下來，而你們做到了。這是我記憶中 ATTD 參與度最好的一次。這個環節的主題是「最新進展（Advancements）」，我們的第一位講者是 Teresa Rodriguez-Calvo，她將主講「病毒在第一型糖尿病致病機轉中的角色（Role of viruses in pathogenesis of type 1 diabetes）」，這也是我非常關注的議題。

感謝大家堅持到最後。這場演講可能會和會議中的其他報告有些不同，因為我們將回歸基礎，回到 β 細胞（beta cell），探討究竟是什麼可能引起、觸發，或與第一型糖尿病（Type 1 diabetes, T1D）的致病機轉相關。我們也將一起踏上一段探索胰臟的旅程。

腸病毒與第一型糖尿病的關聯

當你想到病毒與第一型糖尿病時，你可能會先想到腸病毒（Enteroviruses），因為這是我們目前擁有最多證據顯示與該疾病相關的病毒。但我們必須說明，還有其他病毒也被認為與第一型糖尿病有關。例如疱疹病毒（Herpes viruses），像是 EBV、CMV、人類疱疹病毒第六型（HHV-6），這些都是極為常見、幾乎每個人都感染過的病毒。此外還有呼腸孤病毒（Reoviruses），例如輪狀病毒（Rotaviruses），目前我們已經有非常好的疫苗正在使用。其他還包括正黏液病毒（Orthomyxoviruses）如流感病毒、內源性反轉錄病毒（Endogenous retroviruses），當然還有著名的小RNA病毒（Picornaviruses），其中就包含了腸病毒與副腸病毒（Parechoviruses）。幾年前，我們還加入了一個新成員：SARS-CoV-2。我們當時有機會即時研究一種新病毒是否會感染 β 細胞，以及它是否會加速胰島自體免疫的發展，或者兩者其實並無關聯。

因為時間有限，我今天將把重點放在腸病毒上。腸病毒是一種小型的單股 RNA 病毒，會引發急性與慢性感染。這是我們目前掌握最多證據，也是我們過去幾年投入最多研究心力的領域。多項統合分析（Meta-analysis）已經證實腸病毒與胰島自體免疫及第一型糖尿病之間存在關聯（文獻指出：Isaacs SR et al Lancet Diabetes Endocrinol. 2023）。來自 Teddy 研究的數據也顯示，糞便中連續呈現陽性或長期排出克沙奇 B 型病毒（Coxsackievirus B, CVB），與胰島自體免疫的發生有關（文獻指出：Vehik K. et al Nature Med. 2019）。

病毒感染與免疫系統的交互作用

當我們談論病毒與病毒感染時，也必須思考免疫系統對這些病毒的反應。免疫反應分為兩個分支：先天免疫反應（Innate immune response），包含巨噬細胞、樹突細胞與 NK 細胞；以及適應性免疫反應（Adaptive immune response），包含 B 細胞與 T 細胞。所有的免疫細胞都會分泌細胞激素（Cytokines），而在對抗病毒感染的過程中，最重要的細胞激素之一就是干擾素（Interferons）。

那麼，病毒與免疫系統究竟是如何破壞 β 細胞的？最直觀的想法是：病毒進入細胞內部開始複製，最終殺死細胞。隨後，病毒顆粒被釋放出來，β 細胞的抗原也可能被抗原呈現細胞（Antigen presenting cells）捕捉，進而引發免疫反應。

此外，還有以下幾種機制：

分子模擬（Molecular mimicry）：病毒的一小段胺基酸序列，與 β 細胞蛋白質的某段序列非常相似。這會導致免疫系統產生混淆，在試圖清除感染時，連帶攻擊了自身的細胞。
表位擴展（Epitope spreading）：在發炎過程中，免疫細胞會前往感染部位（在此為胰臟的胰島）試圖清除感染。但其他免疫細胞，例如自體反應性 T 細胞（Autoreactive T cells），也可能來到胰島並開始辨識 β 細胞抗原，從而引發針對其他抗原的更大規模免疫反應。
旁觀者活化（Bystander activation）：任何發炎反應都會增加免疫細胞的浸潤與細胞激素的產生，形成正回饋迴圈（Positive feedback loop）。這會導致那些原本對清除病毒不感興趣的細胞，也跑去胰島並開始攻擊 β 細胞。
慢性感染（Chronic infections）：這是一個非常糟糕的情況。慢性感染會導致免疫系統持續處於活化狀態，這在自體免疫與第一型糖尿病的背景下是非常有害的。

如您所見，病毒與免疫系統之間存在著非常複雜的交互作用。我們不能只考慮病毒本身，還必須思考免疫反應如何辨識這些病毒，以及在影響胰島的病毒感染中，免疫系統是如何辨識 β 細胞抗原的。腸病毒非常簡單、複製速度極快，且會引起急性與慢性感染，特別是在呼吸道與腸道。

nPOD 病毒工作小組與最新研究成果

為了深入研究，我們成立了 nPOD 病毒工作小組。nPOD（Network for Pancreatic Organ Donors with Diabetes）是美國的糖尿病胰臟器官捐贈者網絡，他們在器官捐贈者過世後收集患有或未患有糖尿病的胰臟，並將這些樣本分發給世界各地的研究人員。nPOD 病毒工作小組的成立宗旨，是為了調查第一型糖尿病患者與非糖尿病患者胰臟中腸病毒的存在，以及抗病毒反應的情況。我們的長期目標與希望是，能夠開發出針對病毒或病毒反應的疫苗或藥物，成為預防自體免疫或其病程進展的重要治療選擇。

這是一個超過十年的全球合作計畫，參與者來自美國、英國以及歐洲多個國家。去年，我們非常幸運地發表了這項全球合作的所有成果。我們在《Diabetologia》期刊上同時發表了三篇論文（Diabetologia (2025) 68:1197-1210, 1211-1225, 1226-1241）。如果您對這個主題感興趣，我強烈建議您去閱讀這些論文，因為裡面有太多我今天無法展示的數據。

今天我將把重點放在第一篇論文：我們如何透過觀察第一型糖尿病器官捐贈者胰島中的 HLA 第一型分子（HLA class I）過度表現，來調查腸病毒蛋白質 VP1 的存在以及抗病毒反應。

偵測胰臟中的腸病毒 VP1 蛋白

在這個工作小組中，我們執行了多種檢測：

腸病毒特異性檢測：尋找腸病毒蛋白質 VP1（n=186，於英國與芬蘭執行）、PCR 檢測（n=137，於芬蘭與美國執行）、單分子 FISH 技術（n=35，於德國執行），以及冷凍電子顯微鏡（Cryo-EM）（於芬蘭針對部分捐贈者子集執行）。
抗病毒反應檢測：觀察 HLA 第一型分子（n=149，於英國與德國執行）。
無偏差發現分析（Unbiased discovery assays）：如蛋白質體學（Proteomics）（n=73，於美國執行）與 RNA 定序（RNA-seq）（n=65，於美國與英國執行）。

今天我將特別聚焦於腸病毒蛋白質 VP1 與 HLA 第一型分子。什麼是 VP1？在病毒衣殼（Capsid）結構包含 VP1、VP2、VP3、VP4 與 VPg 中，VP1 是腸病毒最外層、最容易接觸到，且最具免疫優勢（Immunodominant）的蛋白質。這就是為什麼使用免疫組織化學染色（Immunohistochemistry, IHC）和抗體時，最容易偵測到它。

當我們觀察胰臟時，根據病毒蛋白質的累積情況，會看到兩種可能的情境：

急性感染（Acute infection）：這會導致大量的 β 細胞死亡。但這並不是常見的情境，我們通常只在兒童身上看到，而且並非每個案例皆是如此。
持續性或復發性感染（Persistent or recurring infection）：這是我們最常看到的情況。這是一種非常低程度的感染，我們在胰臟中只能看到少數細胞對 VP1 蛋白質呈現陽性。我們認為，**這會增加 β 細胞在免疫系統前的能見度，並引發 β 細胞的壓力與失能（Dysfunction）。**這種情況在成人中更為常見。

胰臟組織中的 VP1 蛋白偵測結果

我們的目標是使用免疫組織化學染色法，在胰臟中偵測腸病毒蛋白質 VP1。我們總共檢測了 186 位捐贈者，包含：

76 位非糖尿病捐贈者（Non-diabetic donors）（中位數年齡 23.6 歲）
19 位單一抗體陽性個體（Single antibody positive, AAb+）（中位數年齡 26.0 歲）
9 位雙重抗體陽性個體（Double antibody positive, AAb++）（中位數年齡 23.0 歲）
41 位仍有產生胰島素之 β 細胞的第一型糖尿病患者（T1D-ICIs，含胰島素之胰島）（中位數年齡 22.0 歲，患病時間中位數 5.0 年）
42 位已無 β 細胞的第一型糖尿病患者（T1D-IDIs，缺乏胰島素之胰島）（中位數年齡 30.9 歲，患病時間中位數 15.0 年）

這項工作由兩個不同的實驗室完成：英國的 Sarah Richardson 實驗室與芬蘭的 Jutta Laiho 實驗室。將兩個實驗室的數據並排比較後，我們發現：**在仍保有含胰島素胰島（ICIs）的第一型糖尿病捐贈者中，其胰臟內帶有 VP1 陽性細胞的比例較高（統計上具有顯著差異，p值標示為 *）。

然而，我們也發現 VP1 陽性細胞的整體比例非常低。這代表我們面對的不是那種會同時摧毀大量 β 細胞的急性感染；相反地，每個胰島中只有極少數的細胞能觀察到病毒蛋白質的累積。

抗病毒免疫反應與 HLA 第一型分子表現

接著，我們想進一步了解是否能在胰島中觀察到抗病毒反應。大家可能會好奇，為什麼選擇觀察 HLA 第一型分子（HLA class I）？這是因為 HLA 第一型分子實際上是由干擾素（Interferons）所誘導的。干擾素是促使 HLA 第一型分子增加的強效誘導物。

根據實驗數據顯示，當細胞接受 IFNα 處理後，在人類胰島的影像中，我們可以看到 HLA 第一型分子在受到干擾素刺激後短短 8 小時就開始增加（具有統計顯著性 ***），並在 24 小時達到高峰。事實上，在胰臟中研究干擾素及一般細胞激素非常困難，因為很難找到適合做免疫螢光染色（Immunofluorescence）的優質抗體。因此，我們選擇將 HLA 第一型分子作為潛在干擾素反應的讀數（Readout）。

我們的問題是：腸病毒感染與 HLA 第一型分子之間是否存在關聯？我們在 149 位捐贈者中進行了這項研究（包含英國 Exeter 實驗室的 118 個 FFPE 樣本，以及德國慕尼黑實驗室的 OCT 樣本等）。我們根據胰島中 HLA 第一型分子的表現強度，將捐贈者分類為：

正常或低表現量（Normal/low）
表現量升高（Elevated，屬於中間表型）
過度表現（Hyperexpression，最高強度等級）

結果顯示，VP1 與 HLA 第一型分子的表現之間確實存在關聯。我們發現，**在擁有含胰島素胰島（ICIs）且 HLA 第一型分子呈現「過度表現」的第一型糖尿病捐贈者中，超過 70% 可以在胰島中偵測到 VP1 陽性細胞（統計上具有顯著差異 *）。但正如我之前提到的，即使在表現強度最高的胰島中，帶有病毒蛋白質的細胞比例依然非常低。再次強調，我們討論的是一種非常低程度的病毒感染。

病毒與自體免疫的惡性循環模型

如果我們試著將剛才展示的數據統整起來，我們認為其機制如下：

當病毒感染發生時，病毒進入並感染 β 細胞，隨後釋放干擾素，這是呼叫免疫系統來清除感染的一種方式。在「非自體免疫」的情況下，這個問題會被解決。也許會有少數 β 細胞死亡，但這不是什麼大問題，一切都會恢復正常，HLA 第一型分子的表現量也會降回低水平。

然而，我們觀察到的是，在「自體免疫」的背景下，似乎存在一種持續性的感染。這會增加干擾素的量，進而引發正回饋迴圈（Positive feedback loop）。 越來越多的免疫細胞來到這個部位試圖清除感染。這在自體免疫的環境中是非常有害的，因為周圍可能存在自體反應性 T 細胞（Autoreactive T cells），這些 T 細胞可能會開始辨識 β 細胞抗原，進而促發或推動疾病的發展。

如您所見，這是一個非常複雜的圖像。我們不僅必須關注病毒感染本身（它們如何影響疾病、是否會破壞 β 細胞或引起慢性感染），還必須關注免疫系統是如何辨識這些病毒的。如果免疫反應過度誇大，或者相反地，免疫反應過於微弱而無法清除病毒（這會導致慢性或持續性感染），都會造成問題。作為一個研究領域，我們正開始從這兩個面向著手，試圖更深入了解第一型糖尿病中究竟發生了什麼事。

治療選項與未來展望

最後，我想向大家簡述目前領域內正在討論的治療選項：

單株抗體（Monoclonal antibodies）：針對特定的病毒蛋白質。
小分子抑制劑（Small molecule inhibitors）：干擾病毒的複製。
合併療法：將抗病毒治療與免疫調節（Immunomodulation）結合。
疫苗（Vaccines）：我們目前已經有針對開頭提到的多種病毒的疫苗。

事實上，目前已經有一項評估新型腸病毒疫苗在人體內安全性的臨床試驗，該研究於 2024 年發表在《Diabetologia》期刊上（該疫苗名為 PRV-101，是一種針對與第一型糖尿病相關之克沙奇 B 型病毒的多價疫苗，此為一項雙盲、隨機、安慰劑對照的第一期臨床試驗，由 Heikki Hyöty 等人發表）。目前也正在準備進行 Phase 1B 的臨床試驗。我們對未來充滿希望，希望能將這種腸病毒疫苗應用於「即將發展出第一型糖尿病」的個體上。

最後，我要感謝 nPOD 病毒工作小組的所有成員，這是一項巨大的工程。我們檢視了來自許多個體的眾多樣本，這是一個全球協調的計畫。我對我們所完成的工作感到非常自豪，也感謝大家的聆聽。

現場問答 (Q&A)

主持人： 非常精彩，非常感謝 Teresa。有任何問題或評論嗎？這不是一個簡單的主題，大家可能被免疫學給嚇到了。這其實是一個古老的問題。還記得 Franco Butaccio 的人就知道，他總是問：「這究竟是一場自殺，還是一場謀殺？」所以你是支持「謀殺案」這派的，對吧？請發問。

觀眾 (Arslanoglu, 土耳其)： 我想呼應一下這個研究動機。在 2025 年最後三個月內，我們診斷出 6 位第一型糖尿病患者的手足也罹患了第一型糖尿病。我們回顧了我們在該地區過去 20 年的經驗，20 年來總共只有 39 位手足確診。這相當於增加了 17 倍。我們正計畫進行各項研究，但我不確定是否能找到明確的結果。您認為這個發現是否支持病毒致病的假說？

Teresa： 是的，當你進行這類試圖將病毒感染與疾病聯繫起來的研究時，確實非常困難。因為病毒感染發生在某個時間點，而你可能在很久之後才診斷出這個人。唯一能找出答案的方法，是進行像 TEDDY 這樣長期追蹤兒童的研究，或是現在有一個名為 Avantia 的新研究。他們也在觀察生命早期的病毒感染，這是一個臨床試驗，他們在生命極早期就給予 SARS-CoV-2 疫苗，試圖觀察是否能預防某些第一型糖尿病的發生。但我同意你的看法，因為時間軸的關係，要將這些感染與疾病直接連結起來非常困難。我認為只有一種能夠在感染後立即追蹤每個人並了解其動態的試驗，才能回答這個問題。

觀眾 (Lori LaPell, Joslin Diabetes Center, 波士頓)： 非常感謝您，讓我學到了很多。如果我的問題太天真或具有挑戰性，請見諒。人們將腸病毒與第一型糖尿病聯繫在一起已經有 50 年的歷史了。如果這只是一個單純的「病毒感染導致疾病結果」的過程，以您這樣聰明的研究人員，我們在 50 年內早就該找到答案了。所以我的問題是（我不是來找碴的，我是來學習的）：這是一個多階段、多因素的過程，而且可能具有異質性。對個體而言，最終的結果都是一樣的——β 細胞的喪失。但是病毒究竟在其中哪個階段發揮作用？病毒的作用是不是比較「遠端（Distal）」，這就是為什麼我們找不到確切連結的原因？還是「近端（Proximal）」？對我來說，它不像是近端的，否則我們早就知道了。病毒感染當然會影響腸道完整性，但您的推測是什麼？

Teresa： 這不是一個天真的問題。這也是我每天都在問自己的問題。你說得對，或許我們現在應該已經找到更強烈的連結了。但正如我所提到的，我們很難知道我們觀察的時間點是否正確。我們很難將「感染」與「發病」直接關聯起來，因為我們無法在發病那個階段去觀察胰臟。我們無法即時知道正在發生多少程度的破壞。如果能在某人感染的當下進行切片檢查，看看是否有很多 β 細胞受到影響，那當然很好，但這幾乎是不可能的。除非我們進行疫苗試驗，這也是我們目前正在嘗試的。因為如果你在生命極早期為這些孩子接種疫苗，保護他們免受一般腸病毒的感染（我認為這本身就是一種收穫），那麼你或許能預防部分病例。我同意你的觀點，我不認為這有這麼簡單。我不認為我們能預防 100% 的病例，因為我相信還有其他因素存在。但如果我們能預防，比如說 5% 或 10% 因為感染而引發的病例，那也是非常有價值的。