在前面 I～IV 集有關「SARS 的回顧與透視」介紹裡，我們著重在於瞭解與分析 SARS 病毒的特性，包含病毒的特徵、病徵、基因演化、蛋白酶結構與其相關的藥物－結構關係計算等等。這一集，我們將介紹過去這段時間，由中央研究院翁啟惠（現任中央研究院院長）教授所領導的 SARS 研究團隊針對 SARS 病毒所進行的一些藥物開發結果。當然這些令人感到興奮的數據都已經發表於各個國際知名期刊上了，如果各位讀者有興趣，可以自行前往圖書館或是上網查詢相關的原始文獻，我相信會比我所撰寫的更加豐富與精彩！那麼我們就開始「SARS 的回顧與透視」系列文章的第五集！
回顧過去，台灣從 2003 年 3 月 14 日發現第一個 SARS 病例，到 2003 年 7 月 5 日世界衛生組織宣佈台灣從 SARS 感染區除名，近四個月期間，共有 664 個病例，其中 73 人死亡，當時國人陷入恐慌且口罩絕不離身的畫面想必大家的記憶依舊清晰。
圖1. 從中國境內爆發的 SARS 分佈圖（Source：http://www.nationsonline.org/bilder/sars_in_china.jpg）
正當所有人被這突如其來的疾病所困惑時，學界亦然。但就在 2003 年五～六月時，歐美的研究團隊陸續開始在國際知名期刊《科學 Science》、《自然 Nature》、《新英格蘭期刊 The New England Journal of Medicine》與《刺絡針 Lancet》等等發表了一連串與 SARS 病毒相關的研究，舉凡 SARS 病毒的基因定序與解碼、病理研究與處理乃至於藥物的設計與合成之方向。然而在國內，有許多機構便紛紛開始組成研究團隊，準備對這個未知的疾病進行深入的探討。這當中，包含由中央研究院翁啟惠院長所主導的 SARS 研究小組，該研究團隊主要是由中研院基因體中心（翁啟惠院士／院長）、生化所（王惠鈞院士）、台灣大學（方俊民教授）、國防醫學大學（詹家琮上校）等單位所組成，並且網羅了橫跨化學、生化、分生、生醫等各領域的專業菁英。並擬定了針對 SARS 研究群組的大方向。
圖2. 中央研究院基因體中心的抗 SARS 團隊組織圖
在當時，整個團隊的研究重點有以下幾個方向：
1. 透過高通量篩檢（high-throughput screening）技術找尋對於 SARS 蛋白酶具有抑制效果的化合物，包含天然物、合成藥物或是臨床藥物；
由於開發 SARS-CoV 抑制劑是一場與時間賽跑的比賽，如果能越快的搜尋到有效的抑制劑，對於病情的控制與日後的防範都會多一層保障，而如何在短時間內大量的去篩選資料庫裡面的藥品？這時就得藉助「高通量儀器」。高通量實驗一天之內可完成上萬個化合物的活性篩選，因此除了藥品資料庫的篩選之外，也利用組合式化學的技術逐步完成找尋 lead drug 的工作。
圖3. 大型的 High-Throughput Screening 儀器裝置圖
2. 將 SARS-CoV 3CL 蛋白酶進行選殖（cloning）、表現（expression）、純化並大量製備；
由於要進行這類的研究除了有大量的化合物之外，還必須配合病毒的實驗才能瞭解哪些藥物對於 SARS 病毒的確有抑制效果。但是使用真正的活體病毒過於危險（這部分如下所述），因此得採取另一種安全的模式來進行研究，也就是我們單純的使用病毒體內實際掌控活性的蛋白酶來進行活性檢測。但首要之務就是取得大量純度夠高的病毒蛋白酶，因此這部分需要藉由生化的選殖技術來完成。同時也利用這個機會探討是否能使用 RNA 干擾（RNAi）來進行 SARS 病毒的抑制。
圖4. SARS-CoV 3CLpro 選殖表現圖
3. 利用組合式化學（combinatorial chemistry）大量合成製備化合物並針對分子模擬計算進行實際化合物之合成；
誠如上面所述，由於傳統合成化學無法大量製備各種相關的衍生物，因此我們必須藉助組合化學的方式來執行這個工作。「組合」化學顧名思義就是利用拼裝的方式，在一定的程序之下逐一的將不同的結構片段「裝載」到我們所設計的基礎骨架上，如此就可以在短時間之內大量的製備各種不同的衍生物以因應化合物活性篩選之需求。同時藉由電腦分子模擬計算找出具有抑制效果的理論小分子結構，再進行更進一步的單一合成與活性探討（亦即「結構－活性關係實驗，也就是所謂的 SAR 實驗」）。
圖5. 組合式化學示意圖：在黑色的基本骨架上，透過組合化學可以製造出各式各樣不同的衍生物
4. 將 SARS-CoV 3CL 蛋白酶與抑制劑進行 X 光共結晶；
在順利找到了 SARS 蛋白酶的小分子抑制劑之後，則必須進行其與蛋白酶 3D 結構的共結晶，以便瞭解藥物在蛋白酶的活性位置上「實際」鍵結的情形，然後將所有的資料量化分析，以作為發展具有更高活性的藥物基礎。
圖6a. SARS-CoV 3CL 蛋白酶結晶圖
圖6b. 經過電腦將結晶進行 X-ray 繞射解析之後量化，即可得到這樣的結晶 3D 圖形
5. 將候選藥物於第三生物等級實驗室（P3 lab.）進行 SARS 病毒活體細胞實驗。
同時為了避免紙上談兵之嫌，也配合超高安全設備的 P3 等級實驗室進行 SARS 病毒的活體活性測試，將我們所製備出來的小分子抑制劑實際的與被 SARS 病毒感染的細胞混合，用以瞭解最低的抑制濃度、細胞可以承受的毒性濃度以及生物有效濃度之研究，如此才可以完整地將理論與實際結合。
圖7. SARS-CoV 與活體 Vero-6 細胞處理圖（途中可以看到當正常細胞感染 SARS CoV 之後，急速凋零並產生許多空洞
經過一年多的努力，研究團隊得到了相當多令人感到滿意的成果，並且在許多國際知名期刊上發表，包含美國國家科學院學報（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，簡稱 PNAS）、德國應用化學期刊（Angewandte Chemie International Edition）、美國化學會醫藥化學期刊（Journal of Medicinal Chemistry）、化學與生物學期刊（Chemistry & Biology）等等，簡單來說可以整理成下圖表示：
圖8. SARS 研究團隊研究成果摘要圖（Source：http://www.bc.sinica.edu.tw/teacher/teacher_Images_phliang_862266.jpg）
一個未知的疾病從爆發、流行到進行學理研究、藥物發展，往往都需要經過漫長的研究與探討才能有所知曉。這當中不知道得投入多少的人力、物力與金錢。而能夠將類似像 SARS 這類可怕的傳染病杜絕於現今的社會裡，實在是得靠著無數的第一線醫護人員，以及許多的科學家們的努力而達成。這些人們堅守著崗位，默默的在幕前與幕後努力地貢獻自己的專長、智慧與心力，讓我們得以安逸舒適的享受健康的生活，下次遇到這些人時，別忘了多給一些掌聲與鼓勵，因為這些都是最偉大的無名英雄呀！
在下一期的「SARS 的回顧與透視」裡，我們將選擇一至兩篇有關 SARS 藥物研發的研究成果與大家一起分享，敬請期待。
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號外：公共電視曾在 95 年七月前往中研院製播有關 SARS 的防疫節目，標題是「人類與病毒的拉鋸戰：SARS經驗」。其相關資料網址如下：
http://www.pts.org.tw/~web02/explore/page2.htm
有興趣的朋友們可以前往閱讀，並注意重播時間！
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相關連結：
由於 SARS 是全球性疾病，因此以下是有關《Science》期刊在 2003 年刊載的免費論文，有興趣的朋友們可以自行前往連結處點閱：
Science 30 May 2003, Vol 300, Issue 5624, Pages 1325-1460
圖9. Science 2003 May 報導 SARS 的當期期刊封面（Source：http://www.sciencemag.org/content/vol300/issue5624/cover.dtl）
1. Science 30 May 2003, 1394-1399：http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5624/1394
2. Science 30 May 2003, 1399-1404：http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5624/1399