本院基因體研究中心馬徹研究員及詹家琮研究技師合作,證實從白扁豆萃取出的蛋白質FRIL可抓住新冠病毒表面的醣分子,進而抑制病毒感染、阻斷其傳播,提供新的抗疫研發方向。該研究論文已於本(7)月24日刊登於《細胞報告》(Cell Reports)。

詹家琮長年在中草藥裡找尋傳染病的科學解方,經過實驗發現,《本草綱目》提過的「白扁豆」可有效抑制流感病毒,其效果遠超過其他四百多種中藥,更與常見的西藥相當。馬徹長期研究全效流感疫苗,他與詹家琮自2016年起便著手研究白扁豆抑制流感病毒的原因,並發現關鍵就是──蛋白質FRIL。

從白扁豆萃取出的FRIL,其結構如同一顆極小型的消波塊(約7奈米立方),有四個完全一樣、向外突出的端點,這些端點會與醣分子產生結合作用,因此,一個FRIL可同時抓住在其周圍的多個醣分子。由於冠狀病毒表面的棘蛋白(Spike Protein)與流感病毒表面一樣,皆布滿了醣分子,研究團隊在今(2020)年疫情爆發後,便立即著手將流感研究延續至新冠病毒的測試。

在先前的流感實驗中,團隊發現,在普通的細胞內,流感病毒可長驅直入到細胞核內,造成感染,並在數小時後導致細胞壞死。但在加入FRIL的細胞中,細胞核如同多了金鐘罩鐵布衫,流感病毒無法進入,感染率大幅下降至10%以下。在新冠病毒的細胞實驗中,團隊也發現,新冠病毒無法進入經FRIL處理的細胞的細胞膜,有效抑制感染至5%以下。

針對流感,研究人員已進一步做過小鼠實驗。結果顯示,在致死劑量的H1N1流感病毒感染之下,從鼻腔噴入FRIL(3mg/kg)的小鼠中,有7成安然無恙,而沒有FRIL保護的小鼠,則在8天內全部死亡。不僅如此,團隊近一步將FRIL與目前對多種流感有效的廣效抗體FI6比較,發現在11種流感病毒株中,FRIL的抑制能力涵蓋比FI6更多種的流感,其效力也更強。

今年4月,研究團隊在取得臺灣大學/疾管署提供的病毒株後(hCoV-19/Taiwan/NTU04/2020),便開始測試FRIL對新冠病毒的抑制能力。經實驗發現,只要極少量的FRIL,就可以抑制SARS-CoV-2 感染細胞,甚至在感染以後才給予FRIL都有顯著的效果。當病毒感染細胞的過程中加入FRIL,FRIL幾乎是全方位的抓住四周的棘蛋白,使病毒因此動彈不得而無法進行攻擊、複製。

馬徹表示,目前的成果仍屬基礎研究,要進一步將研究轉化成治療或預防的醫藥用品,還有很長的一段路。不過,白扁豆不僅是《本草綱目》裡所記載的草藥,其實也是世界上許多地方(如印度、東南亞)的日常食物,代表人類食用白扁豆的歷史上千年,安全、可靠度高。

研究論文 “A Carbohydrate-binding protein from the edible Lablab beans effectively blocks the infections of influenza viruses and SARS-CoV-2”,第一作者為中研院與陽明大學微免所合作學程博士生劉佑民,其他作者包含夏禾德,陳曉蕊,陳亭樺,廖國翔,羅婕玲,吳逸民,何孟樵,吳宗益,翁啟惠,詹家琮及馬徹。

論文全文詳見:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)31001-9

 

圖1:白扁豆

圖2:FRIL-3D結構示意圖

(基因體研究中心)