【科普長文慎入】披羊皮的大野狼!新冠病毒裝無害入侵人體 7種老藥新用抓「詐騙」

【科普長文慎入】披羊皮的大野狼!新冠病毒裝無害入侵人體 7種老藥新用抓「詐騙」

圖片來源:Shutterstock

473
編譯.劉子寧

新冠狀病毒已在全球引發大規模流行,截至3月23日,已有34萬3,021人確診、1萬4,722人死亡。面對這場致命流行病,全世界都在問:疫苗何時才會出現?

所幸,世界各地的科學家們早已馬不停蹄的投入研究,試圖透過了解這株病毒的特性,找到阻止其前進的途徑。

根據《經濟學人》的一篇報導,截至二月底,中國臨床試驗註冊中心列出了105項對抗新冠狀病毒的藥物和疫苗試驗;3月11日為止,美國國家醫學圖書館(NML)則列出了84種。雖然研發進程已如火如荼展開,但疫苗的開發預估至少要一年半,新藥物更可能要花上十年。
 
在解藥出現之前,科學家們決定先著眼於現成藥物,即使一種藥物只能稍微降低死亡率或疾病天數,也可能對疾病的進程產生很大的影響。正如惠康基金會(Wellcome Trust)負責人傑里米·法拉爾(Jeremy Farrar)所說:「如果藥物能將住院時間從20天縮短到15天,那將是巨大的改變。」

【延伸閱讀】一張圖看懂全球疫情怎麼傳!旅美24年台灣AI科學家提醒:歐美病毒恐愈傳愈有攻擊力「不能放任它傳!」

病毒入侵就是一個詐騙過程

首先,新冠病毒究竟是什麼?

其實,科學家對它並不陌生:根據《刺胳針》(Lancet)的一篇研究,它與2003年引發 SARS 的冠狀病毒相似度高達79%,感染人類細胞的過程也相當類似。

新冠狀病毒只有90奈米大,是它感染的肺泡細胞體積的百萬分之一。它主要由四種不同的蛋白質組成:外層的包膜蛋白(E蛋白)、膜蛋白(M蛋白);守護RNA的核殼體蛋白(N蛋白)、引人注目的刺突蛋白(S蛋白),以及一段單股RNA。

病毒粒子身上還帶有上一位宿主所提供的脂質雙層包膜;這層包膜在遇到肥皂和水時會破裂,這也是為什麼勤洗手可以有效的減少感染機會。

【延伸閱讀】武漢肺炎是人造病毒還是SARS?有特效藥?杜奕瑾AI團隊解答你最擔心的四個問題

圖片來源:Wiki

病毒感染人體細胞的過程,就是一個詐騙與間諜任務。

首先,新冠狀病毒要先騙過人體細胞上的受體、找到突破口。在人體細胞上有著擔任守門工作的受體蛋白「血管收縮素轉化酶2(ACE2)」,具有使血壓升高及維持肺部功能的作用;而新冠狀病毒突刺蛋白上的特異性蛋白,恰好可以騙過ACE2,使其與它接合,這也是為什麼新冠狀病毒最常引發肺部損傷。

當突刺與ACE2 接合後,人類細胞上的絲胺酸蛋白酶(TMPRSS2)也同時被病毒所惑,反過來幫助病毒進入,使其可以經由胞吞作用將外層包膜與細胞囊泡外膜融合,成功進入內部、並且釋放病毒RNA。

RNA進入細胞後,則會進一步偽裝成信使RNA,開始反客為主,指使人類細胞製造自己所需的蛋白質,好來進行自身的複製任務。

【延伸閱讀】武漢肺炎》科技防疫|自製「超商口罩地圖」的工程師:地圖上線6小時,我收到60萬Google帳單

圖片來源:Wiki

一旦細胞乖乖製造出病毒所需的結構蛋白和RNA後,組裝工作就開始了。RNA分子在被稱為「高爾基氏體(Golgi body)」的空間與蛋白質相結合,最後再穿透出人體細胞,順便帶走細胞上的脂質作為新的包膜。

愛荷華大學的斯坦利·珀爾曼(Stanley Perlman)在《經濟學人》的報導中說,一個細胞可以複製100到1000 個病毒體,並尋找下一個目標細胞、不斷複製更多的病毒。

4種阻斷藥物的辦法

既然知道了新冠狀病毒是如何在人體內進行「間諜行動」,那麼我們就可以在任何一個階段介入,不讓它達到最終目的。尤其病毒的最大弱點,就是進入細胞後產生的每一個蛋白質都至關重要,這使得它們成為科學家的關鍵標靶。

我們可以從病毒的感染過程,分成以下幾種阻斷方法:

1. 不讓它進門

藥物氯喹(Chloroquine)。圖片來源:Shutterstock

早在 2003 年 SARS 時期就被使用的抗瘧疾藥物氯喹(Chloroquine),科學期刊《病毒學雜誌》(Virology Journal)就證實它具有干擾細胞受體 ACE2 末端的功能,使得突刺蛋白無法順利與ACE2結合,讓病毒打從一開始就無法感染細胞。

除此之外,德國靈長類動物中心(German Primate Center)的感染生物學家領導的團隊也發現,在日本被用於對抗癌症的藥物卡莫司他(Camostat Mesilate)可以抑制蛋白酶 TMPRSS2作用,讓絲胺酸蛋白酶不再幫助病毒進入細胞,阻止肺細胞遭受感染。

2. 不讓它複製生產

藥物瑞德西韋(Remdesivir)。圖片來源:Shutterstock

在阻斷複製的任務中,最大的目標是RNA複制酶系統。

目前許多「核苷酸類似物」都被視為是具有潛力的治療藥物。它們看起來像RNA序列中的組成分子,可以欺騙病毒的RNA聚合酶將其作為原料,一旦病毒試圖使用它們,就會導致複製過程失敗。

像是最受囑目的瑞德西韋(Remdesivir),它最初是由藥廠吉立德科學(Gilead Sciences)開發用於抗伊波拉病毒的藥物,其功效已在研究中獲得證實。根據該公司的公開資訊,瑞德西韋是一種能廣泛性降低病毒活性的核苷酸類似物,但目前尚在研究階段,已招募1000名位受感染者進行測試,預計將在4月中下旬取得結果。

其他核苷酸類似物也在研究中。例如,武漢市病毒學國家重點實驗室的一組研究人員發現,過去用於治療 C 型肝炎的利巴韋林(Ribavirin)具有一定的潛力;另外,治療流感病毒的法匹拉韋(Favipiravir)由於可以有效抑制流感、伊波拉病毒、黃熱病、諾羅病毒和腸病毒等病毒的 RNA 複製酶,也被用於新冠狀病毒的隨機試驗。

除了核苷酸類似物外,第二代抗愛滋藥快利佳錠(Kaletra)是兩種蛋白酶抑製劑的混合物,可以抑制病毒 RNA 的合成。雖然其在愛滋病患身上的作用方式與新冠狀病毒並不同,但在 2003年對SARS卻有一些效果,這使得快利佳錠仍被列入潛在藥物名單之中。

3. 阻止它組裝

藥物氯喹(Chloroquine)。圖片來源:Shutterstock

上面提到的抗瘧疾藥物氯喹(Chloroquine),除了可以改變ACE2受體,還能夠改變細胞酸鹼值。只要能中和高爾基體的酸鹼值,就能影響病毒在細胞內組裝、繁殖的能力。在這一點上,氯喹是目前已知既可以降低病毒進入細胞的能力,又能降低病毒在細胞內繁殖能力的成熟藥物。

4. 免疫藥物

用於風濕性關節炎的藥物安挺樂(Tocilizumab)。圖片來源:Shutterstock

不過,並非所有藥物都需要針對病毒。在新冠狀病毒中受到劇烈破壞的身體器官或組織,往往不是因為病毒造成,而是被過度反應的免疫系統所誤傷,甚至是引發致命的「細胞因子風暴」,導致多重器官衰竭而亡。

因此,原先用於風濕性關節炎的安挺樂(Actemra、Tocilizumab)也成為對抗新冠狀病毒的潛力藥物。安挺樂能夠阻止引發發炎反應的介白素6與受體結合,平息病人體內過度激化的發炎反應,中國目前已批准將其用於治療。

資料來源:重整於《經濟學人》、WHO

全球的實驗室仍持續解析新冠狀病毒,包括已達近千支的病毒基因定序、各種基於 AI 技術的藥物研究,並在其不斷變異的棘手情況下,持續研發疫苗。在這些救命稻草到來之前,我們期待老藥新用將能帶來更多希望。


【參考資料】

Understanding SARS-CoV-2 and the drugs that might lessen its power〉Economist
 
2019 novel coronavirus is genetically different to human SARS and should be considered a new human-infecting coronavirus〉The Lancet
 
嚴重急性呼吸系統症候群冠狀病毒2, 維基百科
 
Chloroquine is a potent inhibitor of SARS coronavirus infection and spread〉《Virology Journal》
 
Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro〉《Cell》
 
Overview of the types/classes of candidate therapeutics, WHO

未來城市@天下編輯部

尋找在城市幸福生活的所有可能

《未來城市》是《天下》於2018年推出的智慧科技與設計交流平台。 ​​透過報導智慧城市、社會設計、專家洞察,期望成為一個提供市民、企業和政府單位對話的平台。

延伸閱讀