我們與名貴中藥材的距離 — 科學家眼裡的蟲草

寄生在蝴蝶蛹上的蛹蟲草(Cordyceps militaris)   照片來源/iStock.com/tomasztc

提到「蟲草」,源自古老中國、名貴又神秘的傳統中藥材「冬蟲夏草」,大家先想到的大概就是,到底是一種蟲?還是一種草?冬天是蟲、夏天是草又是怎麼一回事?再加上市面上琳瑯滿目的蟲草保健廣告,是不是讓你(妳)不論從名字或實物外觀,都有點難理解這個藥材到底是什麼?

1843年,這個謎題經英國真菌學家伯克萊(Miles Berkeley)的探究才解開。原來「冬蟲夏草(Cordyceps sinensis)」是一種真菌,歸類蟲草屬,以蟲為主食的真菌感染昆蟲後,寄生在昆蟲身上長出的「菌蟲複合體」。「冬蟲夏草」的形成,是真菌侵入蟄居於土中的蝙蝠蛾幼蟲體內,滋生出新菌絲。菌絲在寒冬時期持續在蟲體內生長,導致昆蟲乾枯僵死只剩下一個軀殼(冬蟲),然後在春夏溫暖時,菌絲匯集穿出蟲體至地面生長,外觀就像是根新生的草(夏草)一般。冬蟲夏草主要分布在海拔3,000 – 5,000公尺的青康藏高原一帶,量少且取得不易,野生採得之冬蟲夏草因此被譽為軟黃金。

其實,蟲草屬有很多種真菌,不是只有「冬蟲夏草」,不同種的真菌會感染不同的昆蟲宿主。因此,據估計全世界的蟲草約有數百種之多,在華人世界較受重視的,除了冬蟲夏草外,還有另一種相似的蟲草,寄生在昆蟲的「蟲蛹」上,稱為「蛹蟲草(Cordyceps militaris)」,被認為其內含成分與冬蟲夏草相近。

1950年,德國科學家康寧漢(Cunningham)博士觀察到「蛹蟲草」寄生的昆蟲組織不易生菌腐爛,並進一步從蛹蟲草中分離出一種抗菌性物質,命名為「蟲草素」(cordycepin)。蟲草素是第一個從「蟲草」提取出來的天然腺苷類似物質。近年,國際研究已發現蟲草素具有抗腫瘤、調節免疫的作用,但是它的作用機制仍是亟欲解開的謎團。

國衛院也有蟲草的蹤跡,院區長出蟲草?當然不是!而是長在國衛院的研究人員努力耕耘的領域。由於細研所劉俊揚博士於大學時期的研究興趣,就是真菌與宿主的關係,基於學生時期對真菌研究的興趣與熱情,劉博士持續耕耘,並結合本身血管細胞以及癌症生物學研究的專業,探索真菌產物應用在生物醫學的可能性。經過多年跨領域的系列研究,成功揭開「蟲草素」減少血管增生與抑制腫瘤生長功能的秘密。

劉博士研究團隊發現,蟲草素會抑制肝癌細胞的移動與轉移能力。由於FAK(focal adhesion kinase)激酶是一種促進細胞遷移的酵素,是腫瘤細胞轉移時不可或缺的重要因子。

因此,蟲草素藉由降低FAK激酶的活化,可有效削弱肝癌細胞的遷移。以此發現為起點,研究團隊逐步將注意力放到維繫腫瘤微環境運作的另一個關鍵支持角色血管增生。血管增生是腫瘤生長與惡化的重要過程,它不僅是腫瘤細胞的主要養分輸送管,也是腫瘤細胞轉移的最便途徑。結果發現,蟲草素一方面能夠抑制血管內皮細胞的FAK激酶生成,減少血管內皮細胞的移動能力外,另一方面還會增加血管內皮細胞的p53蛋白與p21蛋白,降低細胞發生不正常增生的機率。

透過這二個機制達到抑制癌細胞生長與轉移,未來若能持續發展運用到臨床上,將抗腫瘤藥物輔以蟲草素合併使用,或許能發揮中醫藥輔助效果,提供癌症臨床治療一個新的思維與方向。

原來傳統中醫藥領域,還可以透過科學家的眼睛和實驗探索,看到蟲草在微觀細胞世界的不同面貌與藥物實用性,使得原本感覺遙遠、高冷的名貴藥材,頓時也變得切身可親了起來!

參考文獻:

  1. Cordycepin Suppresses Endothelial Cell Proliferation, Migration, Angiogenesis, and Tumor Growth by Regulating Focal Adhesion Kinase and p53. Yi-Ting Lin, Shu-Man Liang , Ya-Ju Wu, Yi-Ju Wu, Yi-Jhu Lu, Yee-Jee Jan, Bor-Sheng Ko, Yung-Jen Chuang, Song-Kun Shyue, Cheng-Chin Kuo, Jun-Yang Liou. Cancers 2019, 11(2), 168; https://doi.org/10.3390/cancers11020168.(劉俊揚博士研究論文全文)
  2. 《國衛院電子報》第796期研究發展:蟲草素具有抑制腫瘤血管新生之應用潛力,劉俊揚 | 國家衛生研究院細胞及系統醫學研究所
  3. 冬蟲夏草,國立自然科學博物館數位典藏國家型科技計畫http://digimuse.nmns.edu.tw/Default.aspx?tabid=406&ObjectId=0b00000181e47b64&Domin=f&Field=mt&ContentType=Exhibit&Language=CHI&FieldName=
  4. 「藥用及保健植物:是蟲?是草?—冬蟲夏草」,2003/04/15,林清淵 | 陽明大學微生物免疫研究所/長榮大學醫學研究所/彰化基督教醫院兒童醫院,https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sWwy.htm
  5. Cordycepin, a Metabolic Product isolated from Cultures of Cordyceps militaris (Linn.), K. G. Cunningham, William Manson, F. S. Spring & S. A. Hutchinson. Nature, volume 166, page949 (1950), PMID: 14796634. DOI: 10.1038/166949a0

撰文者/黃蕙嵐  |  文字編輯/劉盈秀、李岳倫
資料來源/劉俊揚、黃蕙嵐  |  圖片重製/劉盈秀、李岳倫

 

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