SARS病毒簡介及抗病毒應用技術

工研院 化學工業研究所 纖維技術組 主任羅立清

病毒為非生命體，是一種介於生物與無生物間的物質，自身無法獨立生存，而必須要靠宿主的代謝系統才能複製繁殖。對人類來說，病毒引起的疾病很多，但是至今尚只能控制少數幾種疾病。科學家已利用研究病毒的生命週期，找出許多抗特定病毒的專一性體內用藥。化工所利用藥物篩選的方式，著手於篩選化學合成藥物及中藥萃取物，希望能夠開發多種外用抗病毒藥物，利用於濾材、洗潔劑等民生用品，以維護人體免受病毒侵害，並可提供產業提昇產品附加價值。

科學家懷疑冠狀病毒就是感染「嚴重急性呼吸道症候群」的罪魁禍首。法國巴斯德生物研究所細菌學家由檢驗法國第一個病患身上取得的口沫及他從河內帶回的六名病患津液樣品分析，證實肆虐亞洲的嚴重急性呼吸道症候群 (SARS、非典型肺炎)是由冠狀病毒(圖一)引起的。而此項檢驗結果與美國亞特蘭大疾病管制局研究人員的檢驗結果相同。又德國的研究團隊已經針對疑似SARS致病源的新型冠狀病毒進行基因定序，其中一段基因序列和人類的冠狀病毒有五到六成的相異性，和牛及禽類的冠狀病毒則有較近的親緣關係。換句話說，醫界大膽預測，很可能是人類和動物的冠狀病毒發生基因重組，產生一種全新的病毒，然後透過人傳染給人。

病毒到底是什麼樣令人聞風喪膽的生物? 人類要如何來抵抗病毒的侵害呢?

圖一

病毒是一種形小體微、結構簡單、寄生在細胞內以複製方式增殖的微生物，能通過細菌所不能通過的濾器。由於病毒沒有胞器，本身不能進行新陳代謝，只能在活細胞中寄生和繁殖。在生態系統中，病毒是非常活躍的一員，自然界的分布十分廣泛，而且神通廣大，幾乎可以感染所有的生物。病毒作為最簡單的生命形態，由於它的結構簡單和來去蹤跡難尋，所以是生命世界中迄今發現得最少，也是人類最難駕馭的一類。人類與致病病毒的接觸，最早紀錄約在3000年前，出土的古埃及法老的木乃伊臉面被發先有天花斑痕，同時天花也是第一個被世界衛生組織(WHO)公佈消除的病毒疾病。另外狂犬病、小兒麻痺、麻疹、腮腺炎、肝炎……等大家所熟知的疾病，也都是由病毒所引起，不過因為疾病歷史悠久，所以早已研發出疫苗供預防注射，如：狂犬病疫苗、沙賓、沙克疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、B型肝炎疫苗，及近期發展的水痘疫苗等，都能有效的預防疾病的發生。

　　細胞損傷和死亡是人體在感染病毒後出現病理變化和臨床癥狀的重要原因。例如呼吸道病毒引起粘膜上皮的壞死脫落，導致發炎和咳嗽；口手足病(Hand foot mouth disease)病毒侵犯粘膜和皮膚上皮細胞，引起水泡和糜爛。病毒侵入身體後是否引起發病，取決於病毒的致病力和寄主的抵抗力，在動物來說也就是免疫力。人體被病毒感染後會產生免疫反應，以消滅入侵的病毒，並保護身體免受再次感染。然而有時病毒長期持續存在於人體內幾個月甚至幾年而不顯示臨床症狀。這種被感染的人若被引入易感群，便會引起疫病的暴發。目前危害人類健康的大敵愛滋病(AIDS，Acquired Immunodeficiency Syndrome，又稱後天免疫缺乏症候群)就是由反轉錄病毒感染所致。

很多人認為AIDS可能是目前最恐怖的病情，其實在某些觀點下並非如此。根據統計，流行性感冒流行時常造成大量的死亡人數，其中最明顯的例子即是1969∼1970年日本所發生的大規模流行，使平均每十萬人中的死亡人數從平時的40人暴增到120人。若依照當時日本人口比例計算死於流行性感冒的日本人約有96000人。更可怕的是在本世紀1918年所爆發的西班牙型病毒造成當時全球50%以上的人遭受感染及超過2000萬人的死亡。而在台灣地區的八十七年腸病毒大流行，共四百零五重症病例，其中七十八人死亡；八十八年及今年死亡人數皆少於十人；大部分都是腸病毒七十一型引起。至於總感染人數，估計不一，依中研院何曼德院士報告，八十七年有症狀人數約一百五十萬人。自今年三月起由中國大陸傳出全球而流行的SARS，各界都還在摸索其確實的致病原，有一說認為致病原可能是一種人類從沒面對過的全新病毒。果真如此，則代表全球四十幾億人口可能都沒有抵抗力，如果此病毒具有空氣傳染途徑的可能，則疫情將會「非常恐怖」，比起經血液、或體液傳染的愛滋病還要可怕，可能會是全人類的一場浩劫。SARS傳染途徑的研究現在還在持續不斷的進行中，是因為病毒傳染途徑關係著疾病的預防，知道病毒傳染途徑便能有效地控制疫情。無疑的，病毒感染的預防與治療是人類最重要的課題之一。

病毒被界定於無生物與生物之間，原因在於它本身具有遺傳物質(DNA或是RNA)，但因為無自身的養分代謝系統而無法單獨生存，必須要在寄宿在細胞或是細菌內才有繁殖等生命現象的發生。病毒一離開人體便無法生存，但是可以以結晶的方式保存自己，甚至到數十世紀後遇到適合的生長環境，便又再度復活，故人類與病毒的戰爭會一直不斷的持續下去。隨著醫學的進步，科學家對病毒的結構與生活型態有更深一層的了解，所以對一些病毒所造成的人體疾病逐漸能得到有效的預防方法與進而控制病情。在預防病毒感染方面，依照病毒喜侵害寄宿人體的部位，可以大致判斷傳染途徑，例如：侵害上呼吸道的流感病毒，於宿主內主要存在位置於上呼吸道，所以傳染途徑即為由口而出的飛沫傳染或是接觸傳染，其他各種常見的病毒感染疾病與傳染途徑如表一所示。

表一

治療病毒所引起的疾病目前並無有效的特效藥，多靠自身的免疫系統與外來入侵病毒對抗，故加強身體的免疫力是非常重要的。另外，在醫藥的積極的治療方面，病毒式疾病的治療方式與細菌感染的治療方式是不同的。細菌感染可以抗生素，針對細菌自身的代謝功能加以毒殺，但是病毒因無自身的代謝系統，侵入體後便開始使用動物細胞內的蛋白質來達到其繁殖的目的，換句話說，病毒的生存是與細胞的存活息息相關的。此時，抗病毒藥物的選擇就要考慮到：要如何能避開正常細胞的生理功能，而有效的針對病毒進行攻擊。科學家藉由研究病毒感染細胞的步驟及複製過程(圖二)，找出幾個治療的大方向(表二)：

表二

圖二

1. 針對「細胞的敏感性」使用干擾素(Interferon)
   

   利用干擾素對細胞內的訊息傳遞途徑(Receptor - signal

   
   

   transduction pathways)的影響，誘使細胞產生能夠抗病毒的蛋白質。

   
   
2. 針對「避免病毒接觸細胞」使用抗體
   

   設計專一性的辨認病毒與細胞接觸位置的抗體，阻擋病毒貼附細胞表面，無法進行入侵細胞的第一步。

   
   
3. 針對病毒的外層結構「套殼」(capsid)設計藥物
   

   設計黏合在套殼上的藥物，使病毒無法進行侵入細胞的第二步：去除套殼。或是可以阻擋病毒套殼與細胞接受器(receptor)的接觸。

   
   
4. 針對病毒感染後期，阻擋「大量複製遺傳物質(DNA or RNA)」的藥物
   

   經由藥物大量篩選，得到一些能夠有效阻擋遺傳物質複製時所需要的蛋白質，藉以阻擋病毒大量複製侵害細胞。

   
   
5. 針對病毒感染後期，阻擋「病毒所需要的特殊蛋白質」的藥物

病毒複製需要一些特殊的蛋白質來組成套殼蛋白或外鞘，以構成完整的病毒構造，故此種藥物專針對病毒所需必要蛋白質合成加以阻斷，以達到抑制病毒複製的目的。

以台灣近年來流行的腸病毒為例，現今已有的針對此類微微病毒科(Picornaviridae)的抗病毒藥物在臨床試驗中，列舉一些針對病毒套殼黏附的藥物於圖三。其中特別一提的是VP63843藥物，是由ViroPharma公司研發出來，目前已在臨床試驗第三期階段。這個藥物開發是以「循理性的藥物設計」(Rational drug design)的觀念下蛋生的，配合結構生物學及藥物化學等科技。以微微病毒科(Picornaviridae)的表面結構為主體，選定套殼(Capsid)上一處疏水的位置，設計出恰好符合的化學結構，嵌合進入疏水位置的凹槽內，也就是先以電腦模擬設計出藥物的初步結構(圖三)，再以化學合成方式合成有效藥物，使得病毒複製的過程無法順利進行。此類的藥物不僅能夠有效的抑制病毒的繁殖，並且準確的針對病毒表面的化學結構，產生的副作用會減到最小。

圖三

如果不小心感染了流感病毒時，將會很不舒服，來醫院看門診時，醫師會決定是否要進行檢驗，而常見的實驗室診斷方法最好是由醫師從呼吸道採檢分泌物後，以冰浴或放置於冰箱中，以4℃的溫度運送檢體，迅速送到病毒室後會立即將檢體做除菌處理，並接種於細胞株中培養，若檢體中有流感病毒，其將會於MDCK細胞 (犬腎細胞株) 上生長，待細胞株產生病變而死亡時 (CPE) ，再以血球凝集試驗或血球吸附試驗進行初步鑑定，待有陽性反應後時，最後以免疫螢光抗體作進一步確認病毒的分型，換句話說，就是要知道它是流行性感冒病毒A型、B型或C型。

簡易檢驗抗病毒藥物的方式也類似上述的檢驗方式。先以實驗室製造的固定數量病毒，與特定細胞共同生長，同時投入各種不同濃度的抗病毒藥物，待細胞被病毒感染產生病變死亡，以染料染色。存活細胞被固定在培養盤上故能夠被染色劑染色，死亡的細胞經清洗後脫落，所以不能被染色而成空斑狀。計數空斑數，即得病毒存活數，空斑數越少，表示病毒越受藥物影響而喪失正常功能，此試驗名稱即為「空斑計數試驗」(Plaque assay)。圖四即為空斑試驗的結果，左上第一格開始由左至右為不同濃度的抗病毒藥物對細胞造成的空斑效應，很明顯的看出左上方第一格的濃度幾乎能使病毒完全失去活性，而下排濃度則幾乎不對病毒造成影響，而使細胞染出被病毒侵害的空斑點狀。

圖四

　五、抗病毒藥物應用技術

目前市面上鮮少相關抗病毒加工商品，但相關藥物開發仍持續進行，且藥物之使用傾向開發口服藥物為主。化工所欲開發用於日常生活的抗病毒藥物有其必要性，相關應用產品有洗手乳、口罩、空氣過濾材等加工商品。本所開發藥物方向分為兩者，一是化學合成藥物，另一則是從中藥提取純化藥物。待開發出相關活性藥物後，再配合以本所既有抗菌藥物及產品應用技術平台，最後相關機能性商品均能考慮相關皮膚敏感安全性，提出安全性測試報告及相關認證後，使消費者於選用有關商品時亦能受到相關承諾與保障，標明相關消費者容易質疑之問題，亦為消費者之一大福音。

抗病毒藥物取得來源若使用安全性相當高之中藥材進行萃取及純化工作，中藥萃取成分甚至為可食用之化學成分，未來商業化及實用性極高，若順利成功開發藥物，並使用於最終產品，達到商業化及利益眾生之目的。

參考文獻：

1. Http://www.nature.com/nsu/030324/030324-11.html/
   
2. Http://www.cdc.gov.tw/atyp/
   
3. Harley A. Rotbart, et al. Antiviral Research, 38 (1998) 1-14
   
4. Harley A. Rotbart, et al. Antiviral Research, 53 (2002) 83-98
   
5. 病毒世界, 張信之著, 藝軒圖書出版社(1999)