白扁豆萃取蛋白可阻斷新冠病毒入侵

基因體研究中心的一個研究團隊,集結多年來在傳染疾病、醣蛋白、以及中草藥等領域的研究心血,找出了一個簡易可行的方法,不但能成功防止多種流感病毒入侵,更能夠有效阻斷新冠病毒的傳播。這個研究由馬徹老師主導,並在研究期刊Cell Reports發表論文,詳述他們的發現。

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獲選為Cell Reports 2020年8月的期刊封面。水墨畫:陳曉蕊,書法:林伯衡。

 

他們從草藥「白扁豆」中萃取出阻止這些病毒致病的關鍵物質,一個叫做FRIL的蛋白。「白扁豆」不僅是《本草綱目》裡所記載的草藥,也是世界上許多地方的人當作日常食物的豆子,不僅成本低廉且安全性高。

現在全世界的科學家為了解決肺炎的浩劫,都在眾裡尋它千百遍,而這個團隊如何在天然物裡篩選出這個能有效抗病毒的豆子呢?

團隊成員詹家琮老師是找到這個豆子的功臣,詹老師是一位病毒學家,目前在中心裡負責P3實驗室,中心內所有歸類為生物安全第三等級的實驗研究,都必須在P3實驗室裡執行。

 

 

故事要推回2003年,詹老師在台灣SARS疫情史上,被認定是「最後一個SARS的病人」。他不但親身體驗到病毒的威力,多年來殘留下來的後遺症對他更是如影隨形。因此,詹老師開始研究中草藥,他希望從這些古人傳下來的智慧中,用現代的科學方法尋找可以阻擋傳染病的解決方案。

就這樣,經過多年來持續的篩選與分析,「白扁豆」從超過四百種的中藥裡脫穎而出,對於抑制流感病毒的效果,不但遠超過其他的中藥,更不輸給當下臨床治療流感的西藥「克流感」。

馬徹老師研究全效流感疫苗頗有心得,認為詹老師的發現具有很高的探討價值。於是,他們開始進一步合作「白扁豆」之於流感病毒的研究。

馬徹實驗室於是開始一系列的純化工作,反覆的分離、比對、刪去,在白扁豆水溶液內,他們終於發現一個單一的蛋白物質具有抗流感病毒的性質。這個蛋白已經被取名為FRIL,是之前科學家在研究幹細胞時發現的一種蛋白。FRIL被歸類為專門針對醣蛋白上的醣類產生作用的「凝集素」(Lectin)。

 

 

FRIL的結構就好似一顆極小型的消波塊,它有四個完全一樣的面和端點,而這四個端點在FRIL與周圍醣分子的鏈結作用扮演重要角色。為什麼這會和流感病毒有關係呢?原來,在所有的流感病毒表面,都覆蓋了密密麻麻的醣分子。這些醣分子又被分成兩類:complex type 及 high-mannose type。在流感病毒表面,complex type 屬絕大多數。而FRIL表現出色的,就在於擅長抓住complex type醣分子。一個FRIL在單個時間點就可以利用朝向四面八方的端點抓住多個在它四周的醣分子,這可能就是它為什麼在抑制流感病毒這麼突出的原因。

在實驗室裡,團隊用被流感病毒感染的細胞去觀察FRIL 的效力。結果顯示,對照組的細胞內,流感病毒長驅直入細胞核進行複製;然而,一旦加入FRIL,細胞就好像多了一層金鐘罩鐵布衫,流感病毒就只有就地被擒的份,完全被抑制住。

研究人員進一步做小鼠實驗,每天兩回把FRIL用噴劑方法從小鼠的鼻腔噴入。實驗結果顯示,在高度的H1N1流感病毒感染之下,七成有FRIL保護的小鼠安然無恙,但是對照組小鼠沒有一隻存活到第八天。

不只如此,團隊近一步將FRIL與一個目前宣稱已進入動物實驗,對多種流感有效的抗體F16做比較。在測試的11 種流感病毒株中,FRIL的抑制能力涵蓋更多種的流感,效力也更強。

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白扁豆中萃取出來的 FRIL蛋白,可以抑制多種流感病毒和Covid-19病毒。

 

2020年2月,Covid-19 快速襲擊全球,科學家發現,造成Covid-19的冠狀病毒SARS-CoV-2與當初引起SARS的病毒極為相似,被稱為SARS-CoV-2。

根據馬老師敘述,他與詹老師在疫情爆發的第一時間便取得共識。冠狀病毒與流感病毒有一個重要的共通點是其病毒表面也佈滿了醣分子。冠狀病毒表面有稱之為棘蛋白 (Spike Protein) 的刺狀凸出分子,就好似王冠一般,是病毒用來依附宿主,進入細胞的武器。一旦進入細胞,病毒就可以大量的用宿主的資源自我複製並引發疾病。SARS-CoV-2的棘蛋白也和流感病毒一樣,佈滿了complex type 的醣分子,因此既然他們已經找到FRIL這個萬能抓醣的蛋白,豈有不試試SARS-CoV-2的道理。

到四月,他們終於從疾管署取得病毒株hCoV-19/Taiwan/4/2020,開始大膽的嘗試。令人振奮的是,在經過檢測之後,發現只要極少量的FRIL,就可以抑制SARS-CoV-2 感染細胞,甚至在感染24小時以後再給予FRIL都有顯著的效果。當病毒感染細胞的過程中加入FRIL,FRIL幾乎是全方位的抓住四周的棘蛋白,使病毒因此動彈不得而無法進行攻擊、複製。

 

 

馬老師表示,目前的研究還是屬於基礎研究,要進一步把這個研究的結果轉化成治療或預防的醫藥用品都還有很長的一段路要走。不過,由於FRIL是從食物萃取出來的,或許可以在緊急狀況下,在密閉的空間內,例如機艙內,用FRIL溶液以噴霧的形式噴灑,或者噴在口罩上作進一步的防護,都可以立即且有效的大幅降低病毒的傳染力。

這可是一個大自然所給予的簡易又有效的方法!

本論文可於線上閱讀:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)31001-9

 

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