【與瘟疫拔河】SARS風暴中的生技研發 點燃希望

撰文/鄭吳富(經典雜誌編輯)
攝影/周元楷(經典雜誌攝影)

月七日,正是台灣SARS(嚴重急性呼吸道症候群)疫情相當嚴重的時刻,以台灣大學為首的研究團隊,立即召集所有成員投入防治SARS的研發工作。

經過不到二十天,名為「台大抗煞一號」的有機化合物完成測試,計畫主持人、台大應用力學所李世光教授表示,此化合物破壞SARS病毒的實驗室測試結果相當良好,可以添加在口罩、防護衣上破壞病毒。消息一公布,立刻為當時口罩、防護衣奇缺的台灣社會打了一劑強心針。

緊接著,六月四日,交大生物科技學院與產業界也共同研發出兩分鐘SARS快速檢驗試劑。其他眾多醫界、學術界與產業界的研究團隊,也陸續全心投入SARS 治療藥物與疫苗的開發行列。一時之間,台灣生技研發界在一片兵荒馬亂的抗疫行動中顯得格外鎮定沉著,為飽受SARS病毒威脅的人心帶來曙光。

病毒繁殖及抗體作用的原理

此次造成台灣、香港、大陸等地嚴重疫情的SARS病毒,由於以往對此病毒所知不多,使大眾一時對其聞之色變。其實,如果對此新興病毒抱持研究的態度,積極了解其特性與作用方式,不難找出因應之道。

一般而言,病毒構造可分為外殼的蛋白質,以及中心的核酸。其中,核酸可能為DNA(去氧核醣核酸)或RNA(核醣核酸),是病毒的遺傳物質,為繁殖後代的關鍵。

有些病毒的外圍,還會包圍著一層「套膜」(由脂質與蛋白質構成)。這次發現的SARS病毒,因其套膜上有著許多突起的「皇冠」(棘蛋白),於是稱為冠狀病毒(Coronavirus) 屬RNA病毒,。

SARS病毒繁殖的方式,乃是趁著入侵人體細胞的機會,釋放出RNA,利用細胞內的物質複製其RNA與合成蛋白質,最後,組合成許多新病毒,破壞宿主細胞而去。這種過程不只發生一次,SARS病毒會像鏈鎖反應一般,以類似等比級數的方式增殖開來,一下子就建立起它的「病毒殖民帝國」。

值得注意的是,當SARS病毒入侵細胞時,套膜上的「皇冠」首先會與細胞外面的接受器搭上線;一旦「皇冠」脫落或已事先被破壞了,病毒將失去入侵細胞的能力。

另一方面,當人體遭到病毒感染時,會由白血球製造抗體(血清中特殊的蛋白質分子),以與抗原(病毒表面特殊的蛋白質分子)相結合,引發免疫作用。其中,因為抗體對抗原具有極佳的專一性親和力,有如鎖與鑰匙(Lock and Key)模型的一對一關係,一些病毒的檢驗法與疫苗、藥物的製造皆是其應用實例。

此外,抗體還會存留在人體內,準備迎戰下一波病毒的侵略。而所謂的疫苗原理,就是讓人類事先產生抗體,以便一旦遭到病毒入侵時,可立刻出動予以攻擊。但是,人體單靠免疫作用有時並不能奏效,還是需要藉助抗病毒藥物的幫忙才能消滅病毒。

研發破壞SARS病毒的產品

在對抗SARS病毒的方法上,人們首先想到的,即是「殺敵於境外」,防止病毒接近人體。尤其是第一線醫護人員,每天須時時刻刻面對SARS可能病患,曝露於高危險環境之中,更需要快速有效破壞SARS病毒的防護裝備以保障其工作安全。

五月二十六日,以台灣大學為首,結合淡江化學系、長庚大學及相關合作廠商的台大團隊,研發出「台大抗煞一號」化合物,引起國人格外矚目。該團隊主持人李世光說,此化合物可經由包含浸染、噴霧等方法,添加於口罩之濾材、防護衣物上,能「崩解病毒的套膜構形」。

李世光指出,該化合物獨特的破壞原理在於,能將SARS病毒外圍套膜上的「皇冠」壓破摘除,如此病毒將有如喪失手足一般,無法與細胞接受器接觸,遑論入侵細胞複製後代,因而失去繼續散播的能力。

團隊成員淡江大學化學系主任李世元說,此項化合物是由其與博士生朱淑芳,共同在實驗室中研發合成的。其實,李世元本來的專長之一,是合成蛋白質晶片上的生物連結分子(Biolinker)。

李世元回憶起當初「台大抗煞一號」腦力激盪的過程。他說,在五月七日台大團隊例行工作會議上,成員們做成結論,認為蛋白質晶片上的生物連結分子,其某些物理與化學性質,或許可應用在防治SARS病毒的工作上。根據當時已公布的冠狀病毒形狀,大家推測連結分子的奈米(Nanometer,nm,十億分之一公尺)級長度,與病毒套膜上突起的「皇冠」可能蠻符合的,於是推舉李世元負責合成適當的分子。

李世元表示,該化合物破壞SARS病毒的測試效果非常良好,並已經著手進行量產條件改良。實際上,該化合物若要通過人體測試、完全應用在防護衣塗料或噴劑上,還須經歷相當時間。現在只能抱持樂觀的態度,期待它來得及趕上下一波的瘟疫競賽貢獻所長。

  

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【「台大抗煞一號」作用示意圖】

「台大抗煞一號」有機化合物,其分子利用物理特性大量地接近SARS病毒套膜。 該化合分子切入SARS病毒套膜進而將其上的「皇冠」(棘蛋白)排擠摘除。 SARS病毒套膜上各個「皇冠」遭摘除後,將無法與細胞的接受器接觸而失去感染力。

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[Not a valid template]↑ 受我國政府邀請,代表國疾病管制中心來台協助防治SARS病毒工作的彼得斯博士,于花蓮慈濟醫學中心發表專題演講後,在座談會中與醫師們交換對抗SARS病毒的工作心得。
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