九州大學清水邦義副教授研究證實:靈芝三萜抗流感

日本九州大學農學研究院副教授Kuniyoshi Shimizu的研究團隊證實,從靈芝子實體分離出來的31種三萜化合物,對於五種A型流行感冒病毒的神經胺酸酶,都有不等程度的抑制作用,其中有兩種甚至適合開發為抗流感藥物。

文/吳亭瑤

 2015-Scientific Re

 

日本九州大學農學研究院副教授清水邦義(Kuniyoshi Shimizu)的研究團隊證實,從靈芝子實體分離出來的31種三萜化合物,對於五種A型流行感冒病毒的神經胺酸酶,都有不等程度的抑制作用,其中有兩種甚至適合開發為抗流感藥物。該研究成果已於2015年8月底,獲刊於《Nature》出版集團旗下的《Scientific Reports》。

神經胺酸酶(neuraminidase)是突出在A型流感病毒表面的兩種蛋白之一,亦即「H幾N幾」的「N」,每顆流感病毒上大約有一百個這種蛋白酶,當病毒入侵細胞並利用細胞裡的材料複製出新的病毒顆粒後,需要神經胺酸酶幫忙,新生病毒顆粒才能脱離細胞,進一步去感染其他細胞。因此,當神經胺酸酶失去活性時,新生的病毒就會被鎖在細胞裡出不去,對宿主的威脅性就會降低,病情也能獲得控制。臨床上常用的克流感(學名:oseltamivir,商品名:Tamiflu)即是利用這個原理,阻止病毒增生擴散。

而根據清水邦義的研究發現,在200 μM濃度時,這些單一三萜化合物對於H1N1、H5N1、H7N9,以及兩種已有抗藥性的突變株H1N1, N295S和H3N2, E119V,都有不等程度的抑制作用。整體來說,對於N1型(尤其是H5N1)的神經胺酸酶抑制效果最好,對H7N9的神經胺酸酶抑制效果最差。而在這些三萜化合物中,又以靈芝酸(ganoderic acid)T-Q和靈芝酸TR的表現最好,其對H7N9之外的其他四種類型神經胺酸酶活性的抑制率可達55.4~96.5%。

進一步分析這些三萜的構效關係,結果發現,對N1型神經胺酸酶有較好抑制效果的三萜類,其主結構都是「帶有兩個雙鍵的四環三萜,側鏈為羥基,R5位置是含氧基團」(如下圖Backbone A),若主結構為另外兩者(如下圖Backbone B、C)則效果較差。

anti-fluenza

(資料來源/Sci Rep. 2015 Aug 26;5:13194. )

 

以電腦(in silico docking)模擬靈芝酸T-Q、TR和H1N1、H5N1神經胺酸酶結合的交互作用。結果發現,兩種靈芝酸和克流感一様,都能都能直接與神經胺酸酶的活性區域結合。這個活性區域是由數個胺基酸殘基所組成,靈芝酸T-Q和TR會與其中的Arg292、Glu119兩個胺基酸殘基結合,而克流感則另有選擇,但結果都能讓神經胺酸酶失去作用。

相較於抑制流感病毒上的其它蛋白(如M2蛋白,它會在病毒與宿主細胞結合的那一瞬間打開病毒的外殼,把病毒的基因送到細胞裡),神經胺酸酶抑制劑算是目前公認為效果較好,也較不易(雖然還是會)產生抗藥性的流感治療藥物。所以研究者認為,與克流感作用機制類似,但又不盡相同的靈芝酸T-Q和TR,有機會作為新一代抗流感藥物的取材對象或設計參考。

不過要作為抗流感藥物是有前提的,必須在不傷害細胞(被病毒感染的細胞)的情況下,有效抑制病毒繁殖。然而,不論是感染活體病毒的細胞實驗,還是以人類乳腺癌細胞株(MCF-7)做實驗都會發現,單獨使用這兩種靈芝酸有細胞毒性過高的疑慮,但他們也發現另外一種靈芝三萜,ganoderol B,對H5N1有抑制作用(只是抑制效較差),卻沒有細胞毒性。因此研究者認為,如何透過化學結構的修飾,提高靈芝酸T-Q和TR的安全性,但仍保留它們抑制神經胺酸酶的活性,是必須審慎思考的。

 

〔資料來源〕Zhu Q, et al. Inhibition of neuraminidase by Ganoderma triterpenoids and implications for neuraminidase inhibitor design. Sci Rep. 2015 Aug 26;5:13194. doi: 10.1038/srep13194.