第一單元：SARS 的起源
自從西元 2002 年 11 月在中華人民共和國廣東省爆發了第一起急性上呼吸道感染案例之後，直到 2003 年 6 月為止，根據世界衛生組織統計的資料，全世界共有超過八千個感染病例發生，且因為此疾病而死亡的人數則多達八百人以上(1)。
由於此呼吸道感染所產生的肺炎與其他併發症狀較過去所知由病毒、細菌引起的非典型肺炎更為嚴重，因此在 2003 年 3 月 15 日由世界衛生組織公布的新疾病名稱中增列此一疾病為「嚴重急性呼吸道症候群」（Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS），在這之前則稱非典型肺炎。世界衛生組織對於該疾病的總死亡率預估達到百分之十以上，患者除了會有持續性高燒（體溫高於 38 ℃以上並持續超過 24 小時）、喉嚨痛（throat pain）、乾咳（dry cough）以外，並會伴隨有肌肉僵直（rigor）、呼吸困難（dyspnea）、頭痛（headache）與虛弱無力（malaise）等症狀，甚至會出現肺部組織浸潤現象（Infiltration）造成呼吸困難而需要仰賴呼吸供給器維持呼吸現象(2)，因此這是一個相當嚴重的傳染疾病。
在這之前，由於引起人類上呼吸道疾病的元兇主要都是冠狀病毒（Human Coronavirus，HCoVs），尤其特別是引起一般的感冒(3)。因此冠狀病毒被懷疑是引起 SARS 的主要元兇也是基於歷史的經驗所產生的推斷，不過這次的病情發生的太突然、擴散速度太快，且症狀也更加嚴重，因此醫學界在病情爆發的初期也不敢貿然斷定冠狀病毒就是造成這次疾病的主要致病原。因此在尋找致病原的過程當中，醫學界也曾將目標指向變種的呼吸道融合病毒（Respiratory Syncytial Virus，RSV）、人類間質肺病毒（Humanmeta-pneumovirus，hMVP）、腺病毒（Adenoviruses）與變種的流行性感冒病毒（Influenza virus）等等。一直到 2003 年 4 月 16 日，世界衛生組織終於正式宣布發現新的冠狀病毒，且證實為嚴重呼吸道症候群的致病原，並將此一新的冠狀病毒命名為「SARS冠狀病毒」（SARS Coronavirus，SARS-CoV）(4)。此病毒型態的特色為表面具有許多的突刺狀蛋白，其樣貌在電子顯微鏡拍攝下呈現日冠（solar-corona）狀外觀因而得名（圖1）。其後，一系列與 SARS 疾病相關的醫學、病理等研究結果則發表在國際知名的《新英格蘭醫學雜誌》上(5, 6)。
圖 1、SARS 冠狀病毒 SEM 掃瞄圖（Researchers are exploring a variety of possible agents to treat individuals infected with the SARS-associated coronavirus (5)）
同年四月，此病毒的基因組序列亦被定序完成，並發表於美國疾病防治中心（Centers for Disease Control and Prevention）與美國國家衛生院之國家生技資訊中心（National Center of Biotechnology Information，NCBI）網頁上(7)。稍後，其研究成果也在 2003 年 5 月 30 日發表於全球知名科學期刊《Science》上(8, 9) 。此病毒基因序列的決定不外乎提供了一個在藥物開發或是疫苗發展中，對其藥物與病毒本身作用靶點之深入研究的機會。
在之後的幾個月中，有關 SARS 主要蛋白酶的 X-ray 三度空間立體結構也陸續被報導出來。其中包含有 2003 年 7 月 26 日由美國加州聖地牙哥的 Structure GenomiX 公司發表的第一個 SARS 冠狀病毒蛋白酶結構(10)（圖2）。
圖 2、SARS主要蛋白酶的單體結晶構形圖
由 SARS 主要蛋白酶的單體結晶構形中我們可以看出其主要蛋白酶分為 295 個殘基的 A chain與 297 個殘基的 B chain 兩個部分（PDB code：1Q2W；Gene Bank code：AAP13439）。而第二個相關晶體結構解析則在 2003 年 11 月發表於美國《國家科學院刊》上(11)（PDB code：1UJ1，1UK2，1UK3，1UK4）。
如果進一步的分析冠狀病毒蛋白酶晶體，則可以將圖 2b 放大成以下圖案：
由於冠狀病毒是引起該疾病的主要元兇，因此了解冠狀病毒的特徵對於開發相關的藥物具有重要的指標意義。
參考文獻：
1. WHO. Severe acute respiratory syndrome (SARS). Wkly Epidemiol Rec. 2003, 78, 217.
2. (a) Tsang, K. W.; Ho, P. L.; Ooi, G. C.; Yee, W. K.; Wang, T.; Chan-Yeung M.; Lam, W. K.; Seto, W. H.; Yam, L. Y.; Cheung, T. M.; Wong. P. C.; Lam, B.; Chan, J.; Yuen, K. Y.; Lai, K. N. N Engl J Med 2003; 348, 1977-1985. (b) Lee, N.; Hui, D; Wu, A.; Chan, P.; Cameron P.; Joynt G. M.; Ahuja A.; Yung, M. Y.; Leung, C. B.; To, K. F.; Lui, S. F.; Szeto, C. C.; Chung, S.; Sung, J. J. Y. N Engl J Med 2003, 348, 1986-1994.
3. Siddell, S. G. The Coronaviridae. In: H. Fraenkel-Conrat and R.R. Wagner, Editors, The Viruses, Plenum Press, New York (1995).
4. http://www.who.int/csr/sarsarchive/2003_04_16/en/print.html
5. Ksiazek, T. G.; Erdman, D.; Goldsmith, C. S.; Zaki, S. R.; Peret, T.; Emery, S.; Tong, S.; Urbani, C.; Comer, J. A.; Lim, W.; Rollin, P. E.; Dowell, S. F.; Ling, A.-E.; Humphrey, C. D.; Shieh, W.-J.; Guarner, J.; Paddock, C. D.; Rota, P.; Fields, B.; DeRisi, J.; Yang, J.-Y.; Cox, N.; Hughes, J. M.; LeDuc, J. W.; Bellini, W. J.; Anderson, L. J. N. Engl. J. Med. 2003, 348, 1953-1966.
6. Drosten, C.; Gunther, S.; Preiser, W.; van der Werf, S.; Brodt, H.-R.; Becker, S.; Rabenau, H.; Panning, M.; Kolesnikova, L.; Fouchier, R. A. M.; Berger, A.; Burguiere, A.-M.; Cinatl, J.; Eickmann, M.; Escriou, N.; Grywna, K.; Kramme, S.; Manuguerra, J.-C.; Muller, S.; Rickerts, V.; Sturmer, M.; Vieth, S.; Klenk, H.-D.; Osterhaus, A. D. M. E.; Schmitz, H.; Doerr, H. W. N. Engl. J. Med. 2003, 348, 1967-1976.
7. http://www.cdc.gov/ncidod/sars/sequence.htm
8. Rota, P. A.; Oberste, M. S.; Monroe, S. S.; Nix, W. A.; Campagnoli, R.; Icenogle, J. P.; Peñaranda, S.; Bankamp, B.; Maher, K.; Chen, M.-H.; Tong, S.; Tamin, A.; Lowe, L.; Frace, M.; DeRisi, L. L.; Chen, Q.; Wang, D.; Erdman, D. D.; Peret, T. C. T.; Burns, C.; Ksiazek, T. G.; Rollin, P. E.; Sanchez, A.; Liffick, S.; Holloway, B.; Limor, J.; McCaustland, K.; Melissa O.-R.; Fouchier, R.; Günther, S.; Osterhaus, A. D. M. E.; Drosten, C.; Pallansch, M. A.; Anderson, L. J.; Bellini, W. J. Science. 2003, 300. 1394-1399.
9. Marra, M. A.; Jones, S. J. M.; Astell, C. R.; Holt, R. A.; Angela B.-W.; Butterfield, Y. S. N.; Khattra, J.; Asano, J. K.; Barber, S. A.; Chan, S. Y.; Cloutier, A.; Coughlin, S. M.; Freeman, D.; Girn, N.; Griffith, O. L.; Leach, S. R.; Mayo, M.; McDonald, H.; Montgomery, S. B.; Pandoh, P. K.; Petrescu, A. S.; Robertson, A. G.; Schein, J. E.; Siddiqui, A.; Smailus, D. E.; Stott, J. M.; Yang, G. S.; Plummer, F.; Andonov, A.; Artsob, H.; Bastien, N.; Bernard, K.; Booth, T. F.; Bowness, D.; Czub, M.; Drebot, M.; Fernando, L.; Flick, R.; Garbutt, M.; Gray, M.; Grolla, A.; Jones, S.; Feldmann, H.; Meyers, A.; Kabani, A.; Li, Y.; Normand, S.; Stroher, U.; Tipples, G. A.; Tyler, S.; Vogrig, R.; Ward, D.; Watson, B.; Brunham, R. C.; Krajden, M.; Petric, M.; Skowronski, D. M.; Upton, C.; Roper, R. L. Science. 2003, 300, 1399-1404.
10. SARS冠狀病毒主要蛋白酶結構已經被Protein Data Bank於2003年7月26日收錄於其中，該蛋白酶並被編號為「1q2w」。詳細資訊如下：http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/pdbsum/1q2w/main.html。此蛋白酶結晶晶體為位在美國加州聖地牙哥之Structure GenomiX公司提供：X-ray Crystal Structure of the Sars Coronavirus Main Protease, Bonanno, J. B.; Fowler, R.; Hendle, J.; Lorimer, D.; Romero, R.; Sauder, M.; Burley, S. K.; Harris, T. Structure GenomiX公司所發佈之新聞稿內容請參閱以下網址：http://www.stromix.com/news/press_release_detail.php?keyID=58。
11. Yang, H.; Yang, M.; Ding, Y.; Liu, Y.; Lou, Z.; Zhou, Z.; Sun, L.; Mo, L.; Ye, S.; Pang, H.; Gao, G. F.; Anand, K.; Bartlam, M.; Hilgenfeld, R.; Rao, Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 13190-13195.