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1、 1 科技 專題 華聯快訊 2010.01 中草藥之興起，主要歸因於意識到以往西方藥物的毒性高、副作用大，且許多重大疾病仍無有效的治療藥物，再加上目前純化合物之新藥開發遇到瓶頸，因此植物萃取物與複方藥物的開發，成為目前醫藥研發的選擇之一。 最近的第 6 次江陳會簽署了兩岸醫藥衛生合作協議 ，包含傳染病的防治、醫藥品安全管理及研發、中藥材安全管理及中醫藥研究、緊急救治四大項目。內容主要包括即時掌握疫情訊息、加強兩岸臨床試驗管理機制、提升中藥材品質維護用藥安全，建立兩岸重大事故緊急醫療機制，以及提升兩岸生技產業合作，這些都是攸關兩岸人民醫療健康的大事。值得注意的是，當中提及中草藥的品質維護與用藥安
2、全，可見兩岸當局對中草藥議題的重視與關注。 中草藥的品質維護，主要困難在藥材本身及其產品，由於種植方法、種源、植物部位、甚至炮製過程的不同都足以影響其藥效。以往，中草藥的化學指紋圖譜分析，乃利用發展成熟的高效液相層析儀（HPLC），即為色層分析法，使用於中草藥各種化學成分的分析，也被廣泛的應用於針對不同批次的同種藥物做化學成分的確立。然而，利用化學指紋圖譜方法不容易有效鑑定中草藥的品質，而中草藥複雜的藥理機制亦不容易以單一標誌進行品質管制。因此，美國耶魯大學鄭永齊教授將高通量技術融入，以中草藥處理細胞後輔以基因晶片偵測生物活性反應圖譜，從藥物的作用上直接尋找相關的標誌，為中草藥的品質管制建立更
3、具效力的鑑定方式。 傳統中草藥研究離科學化中草藥研究還有段差距，雖然天然物的化學成分研究已經有相當的基礎，但藥材中所含的化學成分太多，要釐清到底哪一些才是真正發揮藥效的主角，目前還很困難。況且，單一藥材或甚至單一成分也經常不是只有單一作用。現在，透過細胞或動物實驗，以高通量技術取得基因表現圖譜，並搭配現有的資料庫，可探討中草藥所影響的訊息傳遞路徑，並與已知疾病做相關性之連結，藉由基因表現圖譜可找出作用相近的西藥，亦可一併解開潛藏的毒性機制，提供用藥上的安全評估。中國醫藥大學侯庭鏞老師，即於最近發表在 Journal of Ethnopharmacology 學術期刊的研究，提供我們中草藥研究上
4、的一個方向。 中國醫藥大學侯老師的研究，採用以下 （圖一）的流程圖概念。探討 15 種古今常見的中草藥複方方劑（詳細內容與組成分請參考 Reference 4） ，各具其宣稱的原始效用，如：改善呼吸道、心臟疾病、顧肝臟、止痛或者舒緩糖尿病症，將中草藥以 PBS 調製，餵食老鼠，七天後犧牲取其肝臟與腎臟組織，進行 microarray 實驗，針對它們是否具有其他潛在療效或安全性，做下一步分析。 圖一、本篇研究流程概念示意圖。 利用高通量技術預測中草藥利用高通量技術預測中草藥 方劑的安全性及療效方劑的安全性及療效 2 科技 專題 華聯快訊 2010.01 中草藥影響中草藥影響肝臟肝臟的訊息傳遞路徑
5、的訊息傳遞路徑 侯 老 師 在 這 篇 研 究 裡 ， 使 用 了 Mouse OneArray（MOA）晶片分析 15 種中草藥方方劑的成分對肝臟的所造成的影響，將 Raw Data 標準化後，利用 GeneSetTest 找出差異表現的基因，進行 Pathway analysis 分析肝臟內受影響的訊息傳遞路徑（圖二） 。 圖二、圖二、分析中草藥影響肝臟中訊息傳遞路徑。每一欄為其中一種中草藥，最上面英文為中草藥縮寫名。每一橫列為一種biological pathway。這邊可以顯示出各中草藥間對訊息傳遞影響的差異。 中草藥與疾病及西方藥物的相關性中草藥與疾病及西方藥物的相關性 Medica
6、l SubjectHeadings（MeSH）資料庫包含735種 MeSH disease terms，可從 microarray 中基因表現的上下調現象推演與疾病之間相關的訊息 ， 例 如： 肝 硬化 （ Liver Cirrhosis） 、 貧血（Anemia） 、血栓形成（Thrombosis） 、動脈硬化（Arteriosclerosis）等等。中草藥處理後的基因表現圖譜，利用 MeSH 資料庫找出與這些中草藥有”相關性”的已知疾病（圖三） ，但還需做進一步研究才能釐清其中影響關係。 圖三、圖三、利用基因表現連結中草藥與疾病之間的關係。但是只能說明相關性，並無法從這個分析中得知這些中草
7、藥是具有療效或者致病的關係。 為探討中草藥是否具有其他潛在的作用能和現有西藥做相互印證，侯老師使用 Connectivity Map（CMap） ， CMap 共收集了 1300 多種上市藥物及小分子化合物處理 4 種不同人類癌症細胞株後，共 6100 張晶片的基因圖譜。將差異表現基因輸入，藉 CMap 可以連結與中草藥有高度正相關的上市藥物及小分子化合物（表一，詳細圖表請參考 Reference 4） 。高度正相關代表中草藥作用與這些藥物有相近的功能，譬如：Troglitazone 與 Tolbutamide 皆為降血糖的上市藥物，對應到最可能具有降血糖功能（分數最高）的中草藥為五苓散 （W
8、u-Ling-Saan, WLS） 。而 Haloperidol 則是用來抗精神憂鬱的藥物，相對應最相近的中草藥為豬苓湯（Zhu-Ling-Tang, ZLT） 。有趣的是，從原始的中草藥方劑功能之記載，五苓散與豬苓湯是對心臟疾病具有調養功能 ， 不過在經由 microarray 與資料庫的分析，反而讓中草藥有老藥新用的機會。若對這兩種中草藥做進一步的研究，也許可開發出更具價值性的藥物。 中草藥與藥物代謝酵素的影響關係中草藥與藥物代謝酵素的影響關係 肝臟所分泌的細胞色素酵素 （cytochrome P450, CYP450） ，分 phase I 和 phase II 兩大族群，phase 3
9、 科技 專題 華聯快訊 2010.01 I 酵素主司致癌物質（carcinogens）或內生性的毒素的代謝，而 phase II 則主要負責代謝藥物和其他物質。近年來，有越來越多的研究指出，當西藥與中草藥併用時，會造成所謂的藥物-中草藥交互作用（drug-herbal interaction） 。這是由於 CYP450 酵素的活性高低影響藥物代謝的速率。若西藥本身抑制 CYP450 活性，則同時服用中草藥時，可能影響中草藥之代謝作用，導致藥物毒害，進一步對肝臟或腎臟造成傷害。 圖四、圖四、藥物代謝酵素相關基因的表現量叢集分析。將所有的代謝酵素基因挑選出來，進行叢集分析。最上為中草藥名縮寫，右邊
10、為挑選出的各種肝臟中藥物代謝酵素基因。 為確認中草藥在使用上是否影響肝臟內的細胞色素酵素表現，因此比較所有的藥物代謝酵素基因，受 15 種中草藥所影響的結果（圖四） 。根據藥物代謝酵素相關基因的表現量叢集分析的結果，就川芎茶調散（Chuan-Chiong-Chaa-Tyau-Saan, CCCTS）本身會導致酵素代謝基因大量的表現，因此若有搭配其他藥物多重使用時，須留意可能之交互作用。 圖五、圖五、利用階層式叢集分析找出 15 種中草藥與化學分子及環境毒素的相關性。最上面為中草藥與各種毒素的縮寫，每一欄代表它們所各自影響的基因圖譜，並且用樹狀圖歸納出它們的彼此關係。結果顯示 15 種中醫方劑與
11、現有已知毒物無基因反應相似性，但川芎茶調散（CCCTS）的作用與 14 種中醫方劑之基因反應差異較大。 4 科技 專題 華聯快訊 2010.01 中草藥腎毒性評估中草藥腎毒性評估 為了評估中草藥本身在使用上，是否會造成腎毒性的疑慮，侯老師收集 15 種中草藥餵食老鼠後的腎臟基因表現圖譜，比較 Environment, Drugs and Gene Expression（EDGE）website，此分析網站是以 22 個化學分子或者 223 種自然環境中的毒素處理細胞下的基因表現圖譜資料庫，利用階層式叢集分析 15 種中草藥與毒素的基因表現圖譜，可比較出其間之相關性（圖五）。 結論結論 千年以來
12、，我們與中草藥的使用已密不可分，即使不是為治療疾病而服用中草藥，易可能因平時的進補或養身而息息相關。歐美地區所使用之植物藥，多為單方的草藥或是單一之植物萃取成份；而亞洲地區所使用之植物藥，常源自於傳統的中草藥方劑，以複方植物藥為主。中醫的論證由於應用混合之複方草藥相對於單方的疾病治療，其有效性不容易被科學量化，當品質無法提升且藥性不確定，藥理不明之疑慮就難以破除。儘管中草藥雖然藥性溫和，以調理養身的概念來達到作用，仍難避免可能會對生物體造成毒害，因而導致身體的另一 種負擔，加上中草藥可能造成藥物代謝相關基因（CYP450）的表現量變化，而引起藥物-中草藥交互作用，不可不慎。過去數年，美國挾大量
13、研發投資配合預防醫學（養生）及替代與互補醫學（Complementary and Alternative Medicine, CAM）觀念的興起已取代歐洲成為全球最大草藥市場，而大陸亦隨經濟的快速崛起，而超越日本成為第三大市場及全球最大原料供應商。未來，中草藥更可望從輔助角色轉為主流療法， 透過 microarray 技術與現有的 database，可以更清楚的釐清中草藥的潛在功效與臨床應用須注意事項，以免搭配西藥混用可能引發的肝毒性或者腎毒性。 同時，以基因晶片作為中藥批次間品質檢測工具，藉著基因晶片的研究，建立中草藥資料庫，得以找尋合適的生物標誌 ， 再以 qPCR 進行後續中草藥的品質控
14、制，可以配合化學指紋圖譜對批次藥材間的生物活性與化性做鑑定。因此，以中草藥處理細胞後輔以基因晶片偵測生物活性反應圖譜，從藥物的作用上直接尋找相關的標誌，亦提供中草藥的批次間品質管制建立更具效力的鑑定方式。 表一、表一、透過 CMap，連結與各種中草藥有高度正相關的上市藥物小分子化合物。即中草藥可能與西方藥物具有的相似功能。 5 科技 專題 華聯快訊 2010.01 References: 1. MeSH database link: http:/www.nlm.nih.gov/mesh/meshhome.html 2. Connectivity Map (CMap) link: http:/w
15、ww.broadinstitute.org/cmap/ 3. EDGE website link: http:/edge.oncology.wisc.edu/edge.php 4. 論文連結： Cheng HM, Li CC, Chen CY, Lo HY, Cheng WY, Lee CH, Yang SZ, Wu SL, Hsiang CY, Ho TY. Application of bioactivity database of Chinese herbal medicine on the therapeutic prediction, drug development, and safety evaluation. J Ethnopharmacol 2010;132(2):429-437. 利用全基因體表達譜進行藥理及毒理的測試，並藉此研究當中的機制及推論可能造成的原因，是利用全基因體表達譜進行藥理及毒理的測試，並藉此研究當中的機制及推論可能造成的原因，是當前的研究趨勢之一。華聯生技已經推出新版小鼠基因體晶片當前的研究趨勢之一。華聯生技已經推出新版小鼠基因體晶片（Mouse OneArray v2, MOA2） ，以最新的探針設計與大家見面，歡迎各界洽詢！以最新的探針設計與大家見面，歡迎各界洽詢！
