2024年7月26日假台北南港展覽館舉行的亞洲生技大展有一場臺灣大學生化科技學系許瑞祥教授主持、國立陽明交通大學傳統醫藥研究所林東毅教授主講的創新技術發表會〈從預防COVID-19到治療肺癌：小孢子靈芝免疫調節蛋白質GMI的神奇功效〉。短短45分鐘濃縮了主講者研究GMI十四年的精華：從預防新冠病毒感染、減緩免疫風暴，再到抑制EGFR陽性、KRAS突變肺腺癌腫瘤的生長與轉移，不僅為「靈芝益肺」注入新內涵，也彰顯了GMI食藥同源的本質，更為現代人保護肺臟、抗癌防毒提供了捶手可得的自保之道。
文・圖／吳亭瑤
根據林東毅教授的介紹，他的實驗室主要在研究中草藥、天然藥萃取物和純化物抑制癌症進展和轉移的功效與機制，其中被他研究最多的材料，就是許瑞祥教授在其發現並命名的靈芝菌種「小孢子靈芝（Ganoderma microsporum）」發現的免疫調節蛋白質（immunomodulatory protein），GMI。
這個由111個胺基酸組成、分子量只有1萬2千多的小分子蛋白質可以透過先進的生物技術大量生產，其構形簡單跟人類抗體有點類似，具有調節T細胞、巨噬細胞、樹突細胞等免疫活性，結構穩定不易被高溫和胃酸分解，吃進體內可以隨血液循環流動全身。
經生物相容性、基因毒性、14天急性毒性、90天慢性毒性、致畸胎等安全毒理試驗證明GMI沒有毒，也不會造成不良副作用，與現存最早的中藥學專著《神農本草經》將靈芝列為「無毒，多服、久服不傷人」的「上藥」不謀而合，而高度的安全性則讓GMI的「有效」不會對身體造成負擔。
雖說林東毅研究GMI的重點是抗癌，但由於COVID-19疫情爆發，校方想知道開發中藥複方用於預防或治療COVID-19的可能性，他才開始探究GMI對抗新冠病毒和新冠肺炎的可能性——畢竟古書上說靈芝主治胸中結（邪氣結於胸中的病症），現代科學研究也證明靈芝有止咳、平喘的功效，都跟肺有關，也許源自靈芝又能抗肺癌的GMI會有一些幫助。
林東毅於是跟同校專精製作「假病毒」的蔡明翰副教授合作，由蔡的團隊利用新冠病毒的棘蛋白製作假病毒（跟真的新冠病毒SARS-CoV-2一樣可以感染宿主細胞，但進到細胞後無法生成新病毒），再由林的團隊對宿主細胞進行感染。結果發現，不論是原始毒株的假病毒，還是當時已知的Delta、Omicron等突變型假病毒，只要同時有GMI存在（0.6 µM），感染率就會降到50%以下（病毒進到細胞裡的數量就會減少一半以上）。
再者，受到病毒感染的宿主細胞會在細胞表面表現新冠病毒的棘蛋白，對旁邊的健康細胞進行感染，但實驗顯示，只要同時有GMI存在（0.6 µM），這種細胞之間互相感染的模式就能被阻斷。也就是說，GMI不只可以阻撓病毒感染細胞，還能避免被感染的細胞對健康細胞進行二次感染，防止病毒快速擴散。
前面的實驗是GMI與假病毒一同給予的結果，如果是先給宿主細胞GMI，再用假病毒進行感染呢？結果發現，不管宿主細胞先跟GMI（0.6 µM = 600 nM）培養一天或兩天，都能大幅降低感染率，而且GMI保護宿主細胞的時間越長，預防感染的效果越好。
為什麼GMI能夠宿主細胞？根據林東毅的研究，GMI干擾病毒存活的能力不強，但當宿主細胞與GMI（0.6 µM）一起培養時，細胞表面的ACE2受體數量會隨GMI濃度的提升而減少。由於新冠病毒是透過「棘蛋白與ACE2受體結合」進到細胞裡，因此當細胞表面的ACE2減少，病毒感染細胞的機會自然會跟著降低。而ACE2之所以會減少，則跟GMI促使宿主細胞把ACE2吞到細胞裡有關。
由於新冠病毒是通過呼吸道感染，因此林東毅在探討GMI進到體內是否仍有保護效果時，就在一個密閉空間裡把GMI透過霧化系統釋入空氣中讓老鼠吸。雖然老鼠吸入的GMI劑量很低，只有61.875 µg /kg（換算成70公斤成年人大約300 µg），卻能讓肺部的ACE2表現量下降，而且不會影響腦、腎、腸道的ACE2表現量。也就是說，進到呼吸系統的GMI只會短暫性地附著在肺細胞上發揮保護作用，並不會進入血液循環影響其他組織細胞的ACE2而干擾正常的生理運作。
確認GMI具備預防新冠病毒感染的能力之後，林東毅還想知道GMI是否也能避「免疫風暴」的發生。因為很多COVID-19患者之所以死亡，是因為免疫系統在對抗病毒的過程中反應過度激烈（分泌過量的發炎因子），引發免疫風暴（發炎失控）進而造成多重器官衰竭所導致，因此調節有度的免疫反應可說是患者保命的關鍵。
巨噬細胞是引發免疫風暴的關鍵因素，林東毅於是把GMI對三種巨噬細胞（兩種來自老鼠，一種來自人類）分泌NO、IL-6、IL-12和TNF-α等發炎因子的影響，跟世界衛生組織認定唯一能夠降低COVID-19重症死亡率的類固醇藥物「地塞米松（dexamethasone）」進行比較。
結果發現，GMI只需很少的劑量就能抑制巨噬細胞的急性發炎反應。以抑制小鼠來源的巨噬細胞RAW264.7分泌IL-6為例，GMI只需0.06 µM，地塞米松則需20 µM以上才有同等效果，兩者有效劑量差距極大，而且三種巨噬細胞都有類似的趨勢。
與此同時，GMI對巨噬細胞沒有任何毒殺作用，但地塞米松則會造成巨噬細胞死亡。因此比起地塞米松，GMI對於發炎反應的調節與免疫風暴的預防不只是更有效而已，也更安全。
由於老鼠不會感染新冠病毒，但林東毅發現新冠病毒顆粒上的E蛋白不管在老鼠或人體裡都會在短時間內引起強烈的發炎反應——事實上這個E蛋白也是新冠病毒引發人體免疫反應的主要關鍵——因此他們就讓老鼠吸入E蛋白，模擬新冠病毒造成呼吸道，再讓老鼠吸入61.875 µg /kg 的GMI（換算成70公斤成年人大約300 µg）。
結果發現，老鼠吸入E蛋白後，如果沒有使用GMI，老鼠的肺組織和血液裡的發炎因子（IL-6、IL-1β、IL-12、IFN-γ、TNF-α）會大幅升高；而有使用GMI的老鼠，這些發炎因子幾乎可降至跟正常老鼠一樣的水平，顯示GMI進入動物體內也有抑制急性發炎的作用。實驗還發現，沒有感染的老鼠吸入GMI對於肺組織和血液裡的發炎因子並無影響，說明GMI並不會干擾正常的免疫功能。
綜上所述，GMI既適用於預防新冠病毒感染，也適用於預防感染COVID-19後的過度發炎與免疫風暴，而且沒有不良副作用。這些意外展開卻驚喜連連的研究成果已在2022～2023年陸續發表於國際期刊，不只受到國內媒體大幅報導，也接連獲得美國、台灣、俄羅斯、波蘭、烏克蘭、韓國跟非洲的全球七大發明展金牌獎的肯定，讓GMI紅出抗癌圈與學術圈。
回到GMI抗肺癌的研究主軸，林東毅在闡述自家團隊近十四年來的發現之前，先對前人的努力做了一些回顧。第一篇證明GMI有抗癌活性的研究報告由中山醫學大學柯俊良教授發表於2010年，其所抑制的癌症種類正是肺癌。2013年發現GMI的許瑞祥教授更把它送到美國國家衛生研究院NIH做了癌症測試，證明它對包括肺癌在內的60種癌細胞都有抑制生長或誘導毒殺的能力。2018年GMI的抗肺癌作用首度被寫進靈芝抗癌的回顧論文裡，是為GMI的抗肺癌受到國際認可的重要里程碑。
2018年也是林東毅回到陽明交通大學任教的第一年，當時的他便用手邊有的肺癌、口腔癌、腦癌、胰臟癌、大腸癌等多種不同癌細胞來測試GMI，結果發現GMI都能降低這些癌細胞的存活能力，唯獨只對一種叫作H520的肺癌細胞（鱗狀細胞癌）沒有作用。H520不同於其他癌細胞特殊之處就在它沒有「表皮生長因子受體EGFR」，這似乎暗示EGFR是GMI攻擊癌細胞的靶點，而這個發現也成為林東毅實驗室研究GMI抗肺癌的起點。
橫跨細胞膜的EGFR可以在表皮生長因子EGF的刺激下促使癌細胞增生，其中約有五至六成的EGFR會出現基因突變，突變的EGFR不需EGF刺激就能促進癌細胞增生，而且增生的速度更快。大家耳熟能詳的艾瑞莎／吉非替尼（gefitinib）和得舒緩／厄洛替尼（erlotinib）就是專門用來治療EGFR突變的第一代標靶藥物。然而隨著EGFR一再突變造成的抗藥性，標靶藥也在不斷推陳出新，顯示標靶EGFR是癌症臨床治療的重要策略。
所以GMI是否也能標靶EGFR，是林東毅想要知道的。由於台灣最多人得到、而且是不抽菸也會得到的肺癌種類「肺腺癌」普遍都會表現EGFR（EGFR陽性），林東毅便以EGFR正常型（EGFRWT）和突變型（EGFRmut）的人類肺腺癌細胞各兩株來測試GMI。結果發現，不管EGFR突變與否GMI都能大幅減少癌細胞的數量，只是在作用機制上有所差別。
對於EGFR正常型的肺腺癌細胞（A549和H358），GMI主要在抑制它的生長（而非促其死亡），讓癌細胞的增生速度保持在一個很低的水平，頗有「與癌共存」的態勢；對於EGFR突變型的肺腺癌細胞（包括對艾瑞莎有敏感性的PC9和對艾瑞莎有抗藥性的H1975）GMI則有很強的毒殺效果，彷彿必須「遇強則強」才阻止得了這種瘋狂增生的癌細胞。
為了確認GMI是否真的專挑EGFR陽性（表現EGFR）的癌細胞進行攻擊，林東毅除了肺癌細胞，還拿了腦癌、胰臟癌、口腔癌等其他大量表現EGFR的癌細胞來進行檢測。結果發現，GMI都能讓這些癌細胞的EGFR表現量顯著下降——從下面右邊兩圖可以看到，EGFR陽性的癌細胞外面有一圈亮亮的綠色（右上圖），但在給予GMI之後這圈EGFR會不見了（右下圖）——證明EGFR的確是GMI攻擊癌細胞的關鍵靶點。
林東毅進一步以動物實驗加以確認GMI的作用：先把肺腺癌細胞（表現正常型EGFR的LLC1）打到老鼠體內，再把GMI注射到老鼠腹腔，讓GMI經由腹膜微血管進入血液循環系統發揮作用，其劑量換算成70公斤成年人大約每天9.5 mg。結果發現，GMI會使腫瘤體積和重量減少一半以上，也會使腫瘤組織中的EGFR表現量明顯下降，但對老鼠體重則無影響。
上述實驗是注射GMI的效果，那如果改成口服的，又會是什麼結果？林東毅每兩天給老鼠口服一次8 mg的GMI（換算成70公斤成年人的用量大約是每天22 mg左右），沒想到對於腫瘤生長的抑制效果更明顯，長出來的腫瘤重量減少三分之二以上，腫瘤組織裡的EGFR表現量明顯下降，對於老鼠體重同樣沒有影響。由此可知，不管GMI是以注射或口服的方式進到動物體內，都有抑制EGFR陽性肺腺癌腫瘤生長的作用。
EGFR陽性的癌細胞除了生長快速，還容易發生轉移，而轉移也是造成肺癌死亡率之居高不下的原因，因此林東毅的團隊另外建立了一個實驗模式：從老鼠尾部注射肺腺癌細胞LLC-1（帶有正常型EGFR），讓癌細胞有機會透過血液循環侵犯器官組織（模擬癌轉移），並以GMI給予治療（每4天腹腔注射1次，每次注射10 mg），觀察GMI對肺轉移的抑制作用。
結果發現，沒有GMI保護的老鼠會在第23天開始出現癌轉移，到了第29天已轉移得很嚴重（如下圖顯示藍色和紅色之處，紅色代表癌細胞較多，藍代表癌細胞較少），第33天時5隻中死亡了2隻，到了第35天已全軍覆沒。相較之下，有GMI保護的老鼠幾乎沒有發生癌轉移，而且所有老鼠都存活超過60天，有些甚至超過半年以上。
由於植入老鼠血液的癌細胞是肺腺癌細胞，所以癌細胞主要還是以侵犯肺臟為主。待老鼠死後取出肺臟觀察腫瘤生長的情況，結果發現：沒給GMI的，腫瘤長得很大；有給GMI的，有些長了腫瘤，但數量少了一半以上，有些則未發現腫瘤病灶。
綜合所有的動物實驗可知，對於EGFR陽性的肺腺癌，GMI不僅是抑制癌細胞增生和腫瘤生長而已，還能有效降低癌轉移的發生，並且大幅延長存活期。
為了再次確認EGFR是GMI體內抑制肺腺癌細胞生長的關鍵因素，也為了確認GMI對人類肺腺癌細胞也有作用（之前實驗使用的LLC1是源自小鼠的肺腺癌細胞），林東毅團隊進一步比較了「帶有正常型EGFR的人類肺腺癌細胞A549」和「剔除EGFR的人類肺腺癌細胞A549」在裸鼠（免疫缺陷的老鼠）體內生長的情形，以及GMI的抑制作用。
他們先把癌細胞植入裸鼠皮下，再腹腔注射GMI，每三天注射5 mg/kg（換算70公斤成年人的劑量大約是每天9.5 mg）。結果發現，癌細胞剔除EGFR後的腫瘤生長速度〔下圖CTL（sh-EGFR）組〕明顯比原本帶有EGFR的癌細胞〔下圖CTL（sh-Luc）組〕要來得慢，長出來的腫瘤也小了一半以上，顯示EGFR是腫瘤加速長大的關鍵。
有趣的是，對於有EGFR加速的腫瘤，GMI可以讓腫瘤生長速度減半〔下圖GMI（sh-Luc）組〕，讓它跟剔除EGFR的腫瘤差不多〔下圖CTL（sh-EGFR）組〕；可是對於沒有EGFR鞭策的腫瘤，GMI既沒讓腫瘤變大也沒讓腫瘤變小〔下圖GMI（sh-EGFR）組〕，與之前細胞實驗的結果相呼應。所以這是一個非常重要的證據，證明GMI主要就是靠著標靶EGFR抑制腫瘤生長。
前述實驗使用的是攜帶正常型EGFR的人類肺腺癌細胞，林東毅接著再拿攜帶突變型EGFR、需用第三代標靶藥物才能抑制的人類肺腺癌細胞H1975做動物實驗。過程同前，都是打到裸鼠皮下，也用腹腔注射給予相同劑量的GMI，結果證明GMI仍舊能夠有效抑制腫瘤生長、有效減少EGFR表現量，而且不影響老鼠體重與肝腎功能。
上述實驗不管是細胞或動物模式，也不管癌細胞來自老鼠或人類，都可見到癌細胞表面的EGFR在GMI的介入之下變少了。所以GMI到底對癌細胞做了什麼事？原來不管EGFR有無突變，GMI都可以跟EGFR結合，並透過結合的動作啟動癌細胞的內吞反應，讓癌細胞把EGFR吞到細胞裡消化掉。少了EGFR的癌細胞不只是增生變慢或無法生長而已，還會啟動自殺程序走向凋亡。
相較於目前臨床常用標靶藥的作用機制是透過抑制酪胺酸激酶阻斷EGFR的訊息傳遞（第一代標靶藥），或是直接標靶EGFR再次突變的基因以阻斷抗藥性的來源（第二、三代標靶藥），GMI的作用機制全然不同，這也是為什麼它對多種突變型和多種抗藥性的腺肺癌都會有效的原因，儼然為EGFR陽性和突變的癌症提供了全新的治療策略。
EGFR陽性和突變常見於亞洲國家的肺癌患者，但在白種人身上卻不常見，反而是亞洲人相對少見的「KRAS突變」在歐美國家的肺癌患者較常發生，也有將近四分之一對艾瑞莎或得舒緩有抗藥性的EGFR突變型肺癌患者會發生KRAS突變，因此GMI能否抑制KRAS突變就成為林東毅另一個研究目標。
KRAS是EGFR的下游分子，本應受EGFR調控，可是當KRAS發生基因突變時，不需EGFR活化KRAS也能自行促進癌細胞增殖，因此無法使用EGFR標靶藥治療。有趣的是，根據林東毅團隊的實驗，可以標靶EGFR的GMI，對於三種帶有KRAS突變的肺腺癌細胞——其中兩種是較常見的G12C突變（KRASG12C），另一種是較少見的G12S突變（KRASG12S）——都有抑制細胞存活的作用。
從細胞分子層次來看，GMI可以抑制G12S突變的KRAS活性及其下游分子的訊息傳遞，但對於G12C突變的KRAS活性及其下游分子的訊息傳遞則無抑制效果。可見GMI之所以能抑制KRAS G12C突變的細胞生長，並非單純透過KRAS這條訊息傳遞路徑，而是有其他的作用機制。
實驗還發現，當GMI與臨床上治療KRASG12C突變的標靶藥（AMG 510或MRTX894）併用時，不管是對於KRASG12C突變的人類肺腺癌細胞H358，或KRASG12S突變的人類肺腺癌細胞A549，都比單用GMI或標靶藥的抑制作用要來得強——癌細胞存活率減少一半，透過計算公式計算出來的併用係數CI（combination index）值也都小於1，表示兩種藥物相加有協同效果。
進一步以KRASG12C突變且帶有正常型EGFR的人類肺腺癌細胞H358進行分析會發現，當GMI與臨床上治療KRASG12C突變的標靶藥（AMG 510或MRTX894）併用時，既可抑制KRAS的活性，也能阻止EGFR被重新激活，進而促使大量癌細胞凋亡。
動物實驗也證明，把KRAS G12C突變的人類肺腺癌細胞打到裸鼠體內讓腫瘤生長，GMI與標靶藥AMG 510併用會比兩者單用更能抑制腫瘤組織中的KRAS活性，也更能促使癌細胞凋亡，腫瘤生長的速度也更緩慢，但不影響裸鼠體重。
更重要的是，GMI不論單獨使用或與標靶藥AMG 510併用都沒有顯著可見的肝腎毒性，代表肝功能的血清AST和ALT，以及反映腎功能的血清BUN（尿素氮）和CREA（肌酸酐）都在正常範圍，甚至AMG 510輕微的腎毒性還會因為與GMI併用而有所改善。
所以不管是帶有正常型或突變型EGFR的肺腺癌，還是出現KRAS突變的肺腺癌，GMI都有抑制腫瘤生長甚或抑制癌轉移的治療效果，也與治療KRAS突變的標靶藥有協同作用，這些研究成果已在2023～2024年發表於國際期刊。
一如GMI預防COVID-19那般令人激賞，GMI治療肺腺癌的研究成果也讓林東毅團隊獲得了美國、波蘭、塞普勒斯還有台灣的發明展金牌獎，尤其塞普勒斯發明展還特別頒給他們只有少數名額的大會特別獎，對於林東毅團隊和GMI都是很大的肯定。
回顧GMI抗癌研究的歷程，從2010年第一篇論文發表到如今的2024年，GMI在許多學者的努力下已在國際期刊發表了十七篇論文，內容涵蓋抗肺癌、抗口腔癌、抗黑色素瘤和抗腦癌。而在林東毅的實驗室，還有GMI抗腦癌、抗乳癌和抗大腸癌的研究正在進行中。
林東毅感謝一路走來與他同行的師長、學生與夥伴，也感謝科技部與國科會計畫的經費支持，並在演講最後表示，希望GMI對於人類的保護作用不只可以用一般食品或保健食品的型式呈現，也希望不久的將來GMI能被當成正規的臨床治療藥物或輔助治療藥品，成為醫生治病救人的利器。
本場演講主持人也是小孢子靈芝的發現者許瑞祥，對於林東毅花了這麼長的時間把GMI的抗癌機制研究得這麼透徹，表示萬分感謝，也不禁讚嘆：這麼一個小小的蛋白質，不僅可以殺死癌細胞、抑制癌細胞生長，還能抑制癌細胞轉移，對於突變的癌細胞也有作用，當所謂第一線、第二線用藥已經無效時，它還可以與第三線用藥一起發揮作用，真的是非常神奇也非常了不起，況且這些還只是GMI抗癌的一小部分而已。
GMI的抗癌機制未完待續，精彩可期。如同林東毅的期許，許瑞祥也希望未來能把GMI變成藥，「但是變成藥是一條漫長的道路，需要十幾二十年甚至更久，所以在實現這個偉大的願景之前，我們先把它變成合法可用的食品，讓大家可以安心地吃。剛才的演講中林東毅已經把人吃的劑量，每天要吃多少毫克（mg）都算出來了，這可不是吃幾公頓、幾公斤才會有效的量，而是任何人都吃得下的量」。
清楚的結構讓GMI的有效可以精準量產，明確的作用機制讓GMI的有效立足科學，高度的安全性讓GMI的有效沒有負擔，小而美的使用劑量讓GMI的有效得以輕易實現。身處不抽菸也會得肺癌、抗藥性持續進化、病毒不會消失的時代，看得見、摸得著、吃得起也吃得下的GMI，無疑是現代人自保的方便法門。
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