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抗流感藥物研發心得
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抗流感藥物研發心得

 

生化科 洪錦堂 副教授

 

  新型流感病毒 ( swine-origin influenza virus ) 在 2009 年 4 月自美國與墨西哥爆發疫情後,迅速地傳播到世界各地,台灣地區亦無法倖免。目前可用於治療流感的抗病毒藥物主要有兩種,其一為金剛胺 ( amantadine ),此藥物主要能結合流感病毒的離子通道蛋白 ( M2 ion channel protein ),可以抑制病毒脫殼 ( uncoating ) 的步驟,然而季節性流感都已對其產生抗藥性,而此新型流感也不例外;另一類抗流感病毒藥物,則是以抑制流感病毒的神經胺酶 ( neuraminidase ) 活性為主的 oseltamivir ( Tamiflu®, 克流感 ) 與 zanamivir ( Relenza®, 瑞樂沙 ),以阻擋病毒從宿主細胞釋放,它是目前唯一能有效抑制新型流感的藥物。2003 年開始流行的禽流感 ( H5N1 ),致死率約為六成[1],在其他各國亦造成相當程度的傷害;然而因流感病毒易產生突變的特性,使其難以控制(流感病毒的RNA複製特性會造成高度的突變機會),進而造成流感病毒的大規模傳染。目前香港、美國等國已經陸續傳出有抗藥性的病毒株,使得新流感或禽流感的疫情顯得更趨嚴峻。另外,流感疫苗的研發因為病毒基因的快速變異,導致疫苗無法達到保護的能力,且疫苗產量可能供不應求。有鑑於此,積極尋找可以有效治療流感的替代方案實有迫切的需求。

  我們實驗室多年從事抗病毒中藥的開發,希望從臨床中藥複方或單味中藥,來開發與篩選具抗流行性感冒病毒活性的中藥,以因應可能爆發之流行性感冒大流行疫情。對於流感一類的疫病,多有發燒體溫上升,且造成一定傳染性之表徵,在中醫屬於瘟疫或溫病之範疇,其對抗流行性傳染病的經驗已有幾千年的歷史。中醫應用它的獨特理論,創出許多對抗流行性傳染病的方法,其多從清熱、解毒、祛濕與發汗之角度進行治療,複方藥如:銀翹散、大青龍湯、三黃石膏湯、麻杏甘石湯、甘露消毒丹與清肺湯等,單味藥如金銀花、升麻、桂枝、甘草、板藍根、連翹、柴胡以及貫眾等,等在文獻中也有許多描述。運用本實驗室建立之抑制病毒斑形成的細胞層次篩選平台,在狗腎臟上皮細胞 ( Mardin-Darby Canine Kidney/MDCK cell ) 以流行性感冒病毒感染的實驗,上述數個複方藥和單味藥,的確具有保護的作用,其抑制病毒的機轉我們有深入的探討。

  另外,我們與施信如教授的實驗室,參與國家衛生研究院與清華大學的研究團隊,一起開發新穎的小分子抗流感藥物。篩選系統的實驗設計是先找出對細胞無害的藥物濃度,在此濃度下可以成功抑制病毒感染的藥物,成為進一步研究的候選藥物。首先要運用我們團隊以往建立的細胞層次篩選平台,在 MDCK cell 以流行性感冒病毒感染後,以抑制病毒誘發細胞病變實驗 ( inhibition of virus-induced cytopathic effect assay ),選用 oseltamivir 或 amantadine 作為對照組。先大量地篩選 22,000 個分子量小於 500 Dalton 的小分子化合物,找出可行的化合物,其中有三個化合物對流感有明顯抑制效果。我們團隊再利用 SAR ( structure–activity analysis ) 的方法,化學合成不同的衍生物,進一步改善其活性,並研究其抑制機轉。第一個化合物是一個 pyrazole,在細胞層次,可以明顯抑制病毒效價 ( titer ) 以及病毒蛋白質和 RNA 的合成,共約合成 34 個衍生物,其作用機轉尚不清楚,只知道不會抑制流感病毒的神經胺酶及聚合酶 ( polymerase ) 活性[2]。第二個化合物是一個 angelicin,可能是抑制在病毒聚合酶相關的活性,共合成 192 個衍生物,其中一個衍生物,活性與市售的瑞樂沙活性相當,這個化合物與克流感相比,比較不會產生抗藥性病毒[3].[4],如果發展成臨床用藥,可以用來對抗克流感抗藥性病毒,是重要用藥選擇。第三個化合物的研究目前尚在進行中,是目前三個化合物中活性最佳,與第二個化合物類似,也是抑制在病毒聚合酶相關的活性,其更詳細機轉為抑制病毒聚合酶的 cap-binding 相關活性。

  在動物保護的實驗,利用動物進行攻毒實驗可以了解藥物在活體內的抑制病毒效果與免疫機轉;然而在活體感染病毒操作上有很多的限制,以及本校尚未建立合格的感染性動物房,目前尚無法方便地進行這方面的實驗,這是比較可惜的。

  流行性感冒病毒基因的高突變性,是造成其難以防治的一大原因,因此常造成大規模傳染,這也是目前流感病毒研究熱門的原因,有必要不斷研究流感病毒的感染機制以及進行新藥物研究發展,以應付不斷出現的抗藥性流感病毒的產生。

 

備註及參考文獻

[1]致死率為死亡人數與確定病例的比例,此為至 2010 年 2 月 WHO 之統計資料。

[2]Shih S.R., Chu T.Y., Reddy G.R., Tseng S.N., Chen H.L., Tang W.F., Wu M.S., Yeh J.Y., Chao Y.S., Hsu J.T., Hsieh H.P. and Horng J.T. (2010), Pyrazole compound BPR1P0034 with potent and selective anti-influenza virus activity. Journal of biomedical science 17(1):13.

[3]Shih S.R., Horng J.T., Poon L.L., Chen T.C., Yeh J.Y., Hsieh H.P., Tseng S.N., Chiang C., Li W.L., Chao Y.S. and Hsu J.T. (2010), BPR2-D2 targeting viral ribonucleoprotein complex-associated function inhibits oseltamivir-resistant influenza viruses.  Journal of antimicrobial chemotherapy 65(1):63-71.

[4]Yeh J.Y., Coumar M.S., Horng J.T., Shiao H.Y., Kuo F.M., Lee H.L., Chen I.C., Chang C.W., Tang W.F., Tseng S.N., Chen C.J., Shih S.R., Hsu J.T., Liao C.C., Chao Y.S. and Hsieh H.P. (2010), Anti-influenza drug discovery: structure-activity relationship and mechanistic insight into novel angelicin derivatives. Journal of medicinal chemistry 53(4):1519-1533.


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