第 609 期

研究發展
抗SARS CoV及其他冠狀病毒之娃兒藤生物鹼及其衍生物
NHRI researchers report tylophorine compounds and the derivatives as anti-coronaviral agents including SARS CoV

娃兒藤生物鹼（tylophorine compounds）是印度藥草植物（Tylophora indica）裡主要的活性成分（含量佔達0.1%，其中以tylophorine為大宗）。此藥草在印度主要是用來治療氣喘、支氣管炎、關節炎等發炎相關的疾病；而於1968年的臨床試驗顯示，1天3至6片娃兒藤植物葉子當作草藥能夠有效地抑制氣喘（asthma）(1)。另，娃兒藤生物鹼tylocrebrine（tylophorine位置異構物（positional isomer）），在20世紀60年代的第I期臨床試驗（抗癌）產生中樞神經系統副作用而撤銷(2) 。近年來有許多研究報導這類生物鹼在體外對廣泛癌細胞株具有不錯抗癌活性，因而再次吸引許多研究團隊投入相關的藥物研發及藥理研究。台灣的鷗蔓（Tylophora ovate）也具有類似娃兒藤生物鹼的成分及療效，民間常用來治療哮喘、風濕痹痛、咳喘痰多、跌打腫痛，又有「哮喘草」之稱，惟其性味呈辛、溫、有小毒(3) 。

在2003年全球爆發嚴重急性呼吸道症候群（SARS）疫情，SARS冠狀病毒（SARS CoV）也在台灣蔓延（陷入疫區）。當時為尋求有效對抗SARS CoV有效藥物，本院生物技術與藥物研究組（現為生技與藥物研究所，簡稱生技藥研所）在前組主任趙宇生博士領導下，與台灣動物科技研究所（現為農業科技研究院動物科技研究所）陳啟銘博士實驗室合作，由李秀珠博士實驗室負責建立高速藥物篩選平台，尋找有效抗SARS CoV之化合物。由於SARS CoV的高傳染力與致死率，且病毒需在生物安全P3等級（BL3）實驗室才能進行實驗，因此研究團隊使用危險性低且易操作的豬冠狀病毒（porcine enteropathogenic coronavirus transmissible gastroenteritis virus, TGEV）進行高速藥物的篩選(4) 。此平台是將豬之TGEV感染豬睪丸細胞株（swine testicular cell line，ST 細胞株），再利用免疫螢光的方法（immunofluorescent assay, IFA）分析觀察TGEV的核殼蛋白（nucleocapsid protein）及棘蛋白（spike protein）在宿主細胞內的表現。核殼蛋白是冠狀病毒主要的結構蛋白，與病毒的基因組（RNA genome）緊密地結合形成ribonucleoprotein complex，當病毒感染宿主細胞後，其在病毒複製（virus replication）與造成宿主細胞凋亡上（apoptosis）扮演重要的角色；而棘蛋白是病毒辨認感染宿主細胞的重要蛋白，透過抑制此二種蛋白之表現來評估化合物是否可成為對抗TGEV及SARS CoV等冠狀病毒。隨著2003年底SARS疫情獲得有效控制，且也沒再出現新的SARS患者。2002年至2003年的SARS已經過去了，那是10年前的疫情，而2012至2013的MERS CoV就在眼前正在發生，已不是在遙遠的中東，而是在亞洲的韓國，傳染速度變快了，顯示現代的國際交通便利且人口密集，病毒造成的生命威脅不會侷限於某一區域，而是全球性的傳染病。

本院生技藥研所李秀珠副研究員實驗室在針對娃兒藤生物鹼抗發炎分子機制探討(5)告一段落之際，發現娃兒藤生物鹼及其衍生物具有相當強效之抗冠狀病毒活性。研究發現，娃兒藤生物鹼及相關衍生物不僅有效抑制病毒的複製，更能抑制冠狀病毒所造成之細胞凋亡與病變效應（cytopathic effect）(6,7) ，包括在Vero 76細胞株對人類冠狀病毒SARS CoV之半濃度效應（EC50）可達~5 nM（與美國Utah State University Dr. Dale L. Barnard合作）；在ST細胞株對豬的呼吸道冠狀病毒TGEV EC50可達~8 nM；及在DBT細胞株對小鼠肝炎病毒（mouse hepatitis virus, MHV）EC50可達<50nM；以小鼠肝炎病毒感染小鼠，並給藥娃兒藤生物鹼1 mg/kg，可以提升小鼠存活率（與中央研究院基因體研究中心詹家琮博士合作）。這些結果顯示娃兒藤生物鹼對於不同種的冠狀病毒皆能有效地抑制病毒活性。此外，藥物動力學研究顯示，娃兒藤生物鹼口服吸收利用率可達52%至100%，頗具實際治療之潛力。李博士實驗室發展出來的新穎口服娃兒藤生物鹼衍生物，也已於2013及2014年取得美國與台灣的專利。鑑於娃兒藤生物鹼對廣泛冠狀病毒皆具高抑制力，所以娃兒藤藥草及其娃兒藤生物鹼對抗MERS CoV之可能性也很高，但適當與安全劑量甚至給藥方式與劑型都還需審慎研究。



參考文獻:
  1. Shivpuri, D.N., Menon, M.P. and Parkash, D. Preliminary studies in Tylophora indica in the treatment of asthma and allergic rhinitis. The Journal of the Association of Physicians of India. 1968; 16: 9-15.
  2. Suffness, M. and Douros, J. Anticancer agents based on natural product models. Academic Press. 1980.
  3. 《全國中草藥匯編》。北京人民衛生出版社。 1990。
  4. Yang, C.W., Yang, Y.N., Liang, P.H., Chen, C.M., Chen, W.L., Chang, H.Y., Chao, Y.S. and Lee, S.J. Novel small-molecule inhibitors of transmissible gastroenteritis virus. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2007;51:3924-3931.
  5. Yang, C.W., Chuang, T.H., Wu, P.L., Huang, W.H. and Lee, S.J. Anti-inflammatory effects of 7-methoxycryptopleurine and structure-activity relations of phenanthroindolizidines and phenanthroquinolizidines. Biochemical and biophysical research communications. 2007;354; 942-948.
  6. Yang, C.W., Lee, Y.Z., Kang, I.J., Barnard, D.L., Jan, J.T., Lin, D., Huang, C.W., Yeh, T.K., Chao, Y.S. and Lee, S.J. Identification of phenanthroindolizines and phenanthroquinolizidines as novel potent anti-coronaviral agents for porcine enteropathogenic coronavirus transmissible gastroenteritis virus and human severe acute respiratory syndrome coronavirus. Antiviral research. 2010;88: 160-168.
  7. Lee, Y.Z., Yang, C.W., Hsu, H.Y., Qiu, Y.Q., Yeh, T.K., Chang, H.Y., Chao, Y.S. and Lee, S.J. Synthesis and biological evaluation of tylophorine-derived dibenzoquinolines as orally active agents: exploration of the role of tylophorine e ring on biological activity. Journal of medicinal chemistry. 2012; 55:10363-10377.

《文/圖：生技與藥物研究所李秀珠副研究員、楊政偉博士後研究員、李約志研究助理》