新冠肺炎常被提及的「快篩」，之所以稱為快篩是因為在診所甚至在家就可進行檢測，且在10-20分鐘內即得到篩檢結果，速度較需6-24小時的PCR快。

快篩分為兩種，檢測標的大不同

快篩分為抗原篩檢及抗體篩檢兩種。抗原篩檢多以鼻涕或口水當檢體，檢查檢體中是否有病毒特定蛋白質。當病毒正在大量繁殖，即可被偵測到， 因此抗原篩檢的目的是找到正被病毒感染，且病毒量大的人。而抗體篩檢是測血液裡是否有對抗病毒的抗體，因此有兩種功能： 一是檢查注射的疫苗是否有效，也就是注射疫苗後身體是否有產生對應的抗體，二則是檢測人是否曾經被病毒感染過？

表一、抗原快篩與抗體快篩比較表兩種快篩片的檢測過程與原理

這兩種快篩片的設計與使用與流感快篩試劑或驗孕片相當雷同，都是使用「側向流體免疫層析法 (Lateral flow immunochromatographic assay)」，主要的差別在快篩片上的抗體。

抗原篩檢：

當混有檢體(鼻涕或口水)的檢測液滴到樣品槽(井)後，檢測液會從檢體層(最左邊)慢慢向吸收層(最右邊)擴散，在擴散時會將抗體層(左邊第二層)裡會與病毒蛋白結合的第一種抗體(紅色Y)帶有呈色劑的膠體金(紫色球形)推出來，若檢體裡有病毒蛋白(主要是針對病毒核蛋白)，這些蛋白(橘色圓形)會先與抗體/膠體金結合，然後當檢測液及帶有病毒蛋白的抗體(橘+紅+紫)擴散到測試線時，帶有病毒蛋白的抗體(橘+紅+紫)會被附著於測試線的第二種抗體(藍色Y)抓住，而無法繼續擴散，但是沒有與病毒蛋白結合的抗體(紅+紫)會繼續擴散，直到控制線被第三種抗體(黑色Y)抓住。

當測試線或控制線有抓到第一種抗體，且量夠多時，因為它帶有呈色劑就會在被抓住的位置出現顏色線條，也就是代表陽性結果。

圖一、抗原篩檢：採用自國家衛生研究院電子報 

 圖二、實際抗原快篩對照圖抗體篩檢

檢測人的血液(一般應含有 IgM 或 IgG 兩種抗體)混合檢測液後滴到樣品槽(井)，當檢測液擴散到連接層(conjugation pad，左邊第二層)，連接層含有兔子抗體(咖啡色Y)+膠體金(呈色劑; 紅色球形)及病毒蛋白(綠色菱形)+ 膠體金(紅色球形)，若檢測液含有會與病毒蛋白結合的抗體(不論檢測者血液的 IgM 或IgG)，就會產生人類抗體( IgM 或 IgG )+綠+紅的複合體，這些複合體繼續向右擴散，當複合體裡有人類IgM(淺紫色Y)，就會在 IgM 線被會與 IgM 結合的抗體(黃綠色Y)抓住; 而當複合體裡有人類 IgG 抗體(深紫色Y)，就會在 IgG 線被會與 IgG (淺藍色Y)結合的抗體抓住；而兔子抗體則會繼續擴散直到被控制線的抗體(深藍色Y)抓住為止。

當測 IgM 線、IgG 線或控制線有抓到特定複合體或兔子抗體，且量夠多時，因為它帶有呈色劑就會在被抓住的位置出現顏色線條，也就是代表陽性結果。

圖三、抗體篩檢：採自BMC Pulmonary Medicine (2020) 20:203使用抗原快篩的時機

為了在疫情流行區快速找出感染者，常用抗原快篩做大量篩檢。但由於抗原快篩無法像PCR核酸檢測法可以倍數放大病毒蛋白抗原的訊號，所以檢驗敏感度比較低，特別是在病毒尚在感染初期。因此若是被高度懷疑新冠肺炎但抗原快篩為陰性者，都需要進一步以PCR核酸檢測法確認檢驗結果。

使用抗體快篩的時機

抗體檢測主要是用於檢測血液中是否具有特定IgM或IgG，依此來推斷是否曾經感染新冠肺炎，或者判斷疫苗注射是否有效? 特定抗體通常在感染或疫苗注射後1-2個星期才會出現，再者，由於IgM是人體接觸病毒抗原後最早出現的抗體，IgG通常會晚幾天才出現；還有IgM會比較快消失，IgG存在的時間比較長。因此，當抗體檢測結果IgM為陽性，而IgG為陰性時，表示患者應該在感染初期；如果IgM與IgG都為陽性，表示在感染中期；若出現IgG陽性，而IgM為陰性，表示已經感染一段時間了。

桌遊GenoMon裡關於快篩試劑的彩蛋

在Genomon病毒工廠桌遊中，兩張核蛋白/膜蛋白結果卡可以換1張研究試劑，這就是指快篩試劑。因為組成完整病毒顆粒一定要有核蛋白及膜蛋白，而且核蛋白及膜蛋白不太會突變，所以當檢測者體內測出有核蛋白或膜蛋白時，就是表示檢測者已被病毒感染，且病毒已在體內複製。因此抗原快篩第二層所使用的抗體就是針對病毒的核蛋白或膜蛋白，當檢測者體內有病毒蛋白時，就會被膠體金/抗體抓住而呈色。

 圖四、兌換目標與得分標的卡的科學意義

以是否含微生物體為準，疫苗可分為兩大類

現行疫苗大致可分含活微生物體及不含活微生物體兩類，含活微生物體疫苗又分減毒疫苗及DNA疫苗。

1. 減毒疫苗：是在培養微生物製程中，由於微生物毒性自然弱化，或是添加化學藥劑改變遺傳物質，或是施以物理處理以減低毒性所製成的疫苗。
2. DNA疫苗：又稱病毒載體疫苗，是將一段製造致病微生物表面蛋白質的RNA或DNA放入特定不會複製的病毒基因序列中，再將該病毒感染人體細胞，由人體自行製造該蛋白的疫苗。

不含活微生物體疫苗可分不活化疫苗(inactivated vaccine)、類毒素疫苗、亞單位疫苗及mRNA疫苗

1. 不活化疫苗：是透過熱或化學藥劑將微生物結構破壞或將其殺死所製成的疫苗。
2. 類毒素疫苗：是將病原體的致病毒素經熱處理或化學處理來破壞或弱化其毒性所製成的疫苗。亞單位疫苗又稱次單位或次單元疫苗，是只採用病原微生物表面的有效抗原來製備的疫苗種類。
3. 亞單位疫苗：又稱次單位或次單元疫苗，是只採用病原微生物表面的有效抗原，來製備的疫苗種類。
4. mRNA疫苗：是將可轉譯成微生物表面蛋白質的mRNA送至人體細胞質來製造該蛋白質的疫苗。

圖：疫苗的分類

每張得分標的卡的兌換目標是有意義的！

在Genomon 病毒工廠桌遊中，蒐集到「病毒聚合酶」、「病毒結構蛋白(膜蛋白及核蛋白)」與「棘蛋白」就可以組合出完整的病毒顆粒；若缺一則組出來的病毒顆粒就會有缺陷，科學上稱為「缺損病毒顆粒」，即遊戲中的光頭、沒牙或無眼病毒。

圖：病毒卡牌的分類

若蒐集到兩張「棘蛋白」即可以獲得「疫苗」。由於棘蛋白是病毒感染細胞的鑰匙，所以棘蛋白就是所謂的抗原也就是疫苗的主要成分，是教育免疫系統的重點，因此有了棘蛋白即可以製作疫苗。

若蒐集兩張 「病毒聚合酶」可以獲得「藥物標靶」，由於病毒聚合酶是病毒基因複製必要的酵素，如果我們有阻止病毒聚合酶的藥物，就可以阻止新病毒的生成。

新冠肺炎療法使用的藥物「瑞德西韋」就是這樣的標靶藥物，治療愛滋病的「雞尾酒療法」，則是混合了數種這樣的標靶藥物。

若收集兩張「病毒結構蛋白」可以獲得「研究試劑」，由於病毒結構蛋白是辨識病毒的依據，所以如果我們有病毒結構蛋白，就可以研發研究病毒的試劑。

 圖：兌換目標與得分標的卡的科學意義

病毒入侵細胞的目的就是...

病毒依其遺傳物質分為DNA病毒及RNA病毒，不管何種病毒，都有一個共通點：它們在感染細胞之後，都會複製出自己的遺傳物質及製造出自己的 mRNA。由於細胞的核糖體無法辨識是細胞的 mRNA還是病毒的 mRNA，因此細胞的核糖體在轉譯蛋白質時，會將病毒的蛋白質一併製造出。病毒透過這個手法，像是駭客一樣，搶奪了細胞的資源，甚至取得了主導權，大量製造出病毒的蛋白質及核酸。

病毒的蛋白質與病毒的核酸會組裝形成新的病毒顆粒。病毒顆粒離開細胞後，就會繼續感染鄰近的細胞，產生新的病毒顆粒。病毒對宿主細胞會產生所謂的「細胞病變效應」，多數細胞感染病毒後，會因為細胞裂解、細胞膜病變或凋亡而死亡。

最具代表性的病毒蛋白質

不同病毒有不同病毒蛋白質，Genomon 病毒工廠桌遊中，挑選了每顆病毒都有，三種很有代表性的病毒蛋白質：「病毒聚合酶 （波力魔獸）」、「棘蛋白（撕白克獸）」與「病毒結構蛋白（膜蛋獸與核蛋獸）」來呈現。

病毒蛋白質的功能

聚合酶負責複製病毒的遺傳物質，新做出來的遺傳物質，會由病毒結構蛋白負責封裝，組成新的病毒顆粒；棘蛋白位在病毒顆粒的表面，當病毒顆粒要攻進入一個細胞的時候，棘蛋白會與細胞表面的「受體」結合，就像鑰匙打開門鎖一般，藉此進入細胞中。

病毒的分類

依照病毒顆粒外層是否有「膜」，可以分成「套膜病毒」與「無套膜病毒」。若依照遺傳物質可以分成 單鏈 DNA 病毒、雙鏈 DNA 病毒、單鏈 RNA 病毒、雙鏈 RNA 病毒。

更進一步，當遺傳物質是單股，可以再分成是「正鏈」還是「負鏈」：「正鏈」的意思是它的序列可以直接轉譯成蛋白質。「負鏈」上面的資訊都是反過來的，需要轉換成「正鏈」才可以使用。這就像印刷一樣，「負鏈」就是印製用的版，文字都是左右相反的。「正鏈」就是印製出來的報紙。一個「負鏈」可以印製出很多的「正鏈」。

不同病毒攻下細胞的程序也不一樣。有些病毒的 DNA 會躲藏進細胞核的 DNA 中，如此一來，被感染的細胞分裂複製之後，新生成的細胞也全都帶有病毒，也就是說，這類病毒伺機而動，靜靜等待可以產生病毒顆粒的時機。有些病毒比較急性子，它們一進入細胞就在細胞質裡大鬧一番，很快的製造出大量的病毒顆粒，然後把細胞殺死來釋放出病毒顆粒，以便感染下一批細胞。

冠狀病毒如何感染細胞

Genomon 病毒工廠桌遊挑選的病毒種類是：「單股正鏈 RNA 套膜病毒」，就是一種會在細胞質裡大鬧一番的病毒。此類中最具代表性的，就是冠狀病毒。冠狀病毒進入細胞後，它的 RNA 釋出就直接作為 mRNA 使用，開始欺騙細胞核糖體製造大量的病毒蛋白質：一方面製造出「病毒聚合酶」，幫忙複製出更多的病毒 mRNA；另一方面製造「病毒結構蛋白」與「棘蛋白」，以便封裝出更多的病毒顆粒，來感染下一批細胞。

在Genomon 病毒工廠要製作出病毒顆粒，就要先得到病毒蛋白質，包括藍色的「病毒聚合酶 （波力魔獸）」、綠色的「棘蛋白（撕白克獸）」或紅色的「病毒結構蛋白（膜蛋獸與核蛋獸）」。也就是收集到藍色、綠色及紅色的病毒蛋白質卡，就可製作出完整病毒顆粒，若少其中一個，製作出的病毒顆粒就有缺失。

mRNA(信使核糖核酸)是什麼?

生物體的蛋白質都是由 DNA 轉錄成mRNA(messenger RNA，信使核糖核酸)，再由mRNA轉譯成蛋白質。蛋白質是由胺基酸組合而成，由於胺基酸有20幾種，加上蛋白質長度從幾十個胺基酸到幾百個胺基酸，因此蛋白質種類千變萬化。

 蛋白質製造過程

mRNA的組成與串接

mRNA是由腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶 (C)、胸和尿嘧啶(U)四種核苷酸組成的直鏈單股RNA 分子。由於這些核苷酸的連接是由前一個核苷酸的第3個碳 (3’)連上後一個核苷酸的第5個碳(5’)，所以習慣上不論 DNA 或 RNA 的序列都是從左到右呈現，也就是起頭是5’端，而3’ 端是結尾，卡牌中組成 mRNA 的5號頭盔與3號尾盾就是這樣來的。

 mRNA是由四種核苷酸組成

基因：告訴你如何製造蛋白質

mRNA的用途像是一條「記載」著製造蛋白質訊息的長鏈分子，這些蛋白質訊息就等同於基因。mRNA 所戴的訊息是由3個核苷酸組成一個編碼，這 64(4X4X4)種組合透過一套編碼系統來代表20幾種胺基酸，知道編碼就可以蛋白質的胺基酸序列。

p.s.(可略)目前已知的 RNA 分子除了 mRNA 外，還有核醣體核糖核酸(ribisomal RNA，rRNA)，轉運核糖核酸 (transfer RNA，tRNA)及微核糖核酸 (microRNA，miRNA)四種。

mRNA 的特性是「很短命」!

若與 DNA 或蛋白質相比，mRNA 存在細胞內的時間很短，一旦轉譯出蛋白質後，該 mRNA 序列就會被細胞內的RNA分解酶(RNase)分解掉，所以 mRNA 非常短命，大概在幾分鐘到幾小時。因此這個桌遊的設計會讓遊戲在很短的時間內結束。

轉譯：核糖體解碼mRNA的過程

核糖體像翻譯機，當特定的 mRNA 遇上核糖體時，核糖體就會依照該 mRNA 上的編碼，從 mRNA 的 5’ 端開始讀取資訊，一路往3’端移動解碼，核糖體一次移動3個核苷酸，來讀取 mRNA 上的編碼，接著由對應的轉運核糖核酸帶著特定的胺基酸移進來，與前一個氨基酸連結，最後形成長鏈胺基酸序列，也就是製造出蛋白質。這個過程稱為「轉譯」。

用桌遊也可以示範「轉譯」過程

mRNA 序列的神秘保護罩！

如前所提，mRNA 非常短命，為了保護仍在製作蛋白質的 mRNA 不被 RNA 分解酶分解掉，mRNA 的頭尾需 要有特殊構造來保護，因此完整的 mRNA 在5’端有特殊核苷酸序列當作保護罩，而3’端有長鏈腺嘌呤(A)當作尾部(Poly A Tail)保護，這些保護罩及尾部保護序列(非轉譯區，UTR)不會被解碼製成蛋白質，與會被解碼成蛋白質序列(編碼區)不一樣。

 原始的序列與我們的桌遊序列設計對照

mRNA的5’端非轉譯區(5’ UTR)不但是有保護罩 的功能，也是讓核糖體解碼用的「碼頭」。強力 的 5’ UTR 搶到核糖體的機會比較高，(表現在 遊戲中就是卡牌Lv.比較高)，也就是會產生比較 多的蛋白質。

 5’ UTR的化學式表達方法與我們的圖樣設計

同樣為了 mRNA 的穩定，mRNA 序列的3’端非 轉譯區(3’ UTR)也就是長鏈腺嘌呤(A) (Poly A Tail) 會保護 mRNA，但這長鏈腺嘌呤會從最尾端逐漸散落， 當散落消失殆盡時，對該 mRNA 的保護也隨之失效。因此，3’端長鏈腺嘌 呤的長度決定了該 mRNA 序列可以存活多久。 雖然長鏈腺嘌呤會從最尾端散落，但也會被加長，所以掉的速度跟轉譯的次數是無關的，然而為了順利進行遊戲，這遊戲重新設計了科學的規則。

 3號尾盾的設計融合Poly (A) Tail特性

p.s. Poly (A) tail在正常情形是很有可能增長的，但我們遊戲「只減不增」。

總結上面的資訊，這就是為什麼在這個遊戲裡面，參與者要製造出病毒時要先組出一條 mRNA，其中必須含有1個5號頭盔，數個基因及不同長度的3號尾盾。

《基因怪獸：病毒工廠》是一個玩家們透過競爭，搶奪核糖體，製造出「蛋白質」怪獸，來兌換標的以累積積分的桌遊。

整個設計圍繞著mRNA及病毒複製的科學概念，我們將會從最基本的「介紹mRNA序列」出發，談到轉譯機制、病毒的複製等，與遊戲高度相關的內容。

學會了遊戲玩法，就能與科學上的知識兩相對照，自然而然也能理解mRNA及病毒合成！