當現代科學遇上神農氏嚐百草：楊文欽如何將藥草變藥物？

為什麼研究藥用植物？

相傳神農氏為辨別草藥，而以肉身嚐試，最終不幸殞命。明代《本草綱目》集過往大成，奠定東方醫學基礎。到現代，科學家有了科技利器，能將民俗草藥 、中醫藥裡有效成分找出，提供科學證據，協助草藥現代化；或將有效成分發展出藥物，以便對症下藥。

中研院農業生物科技研究中心楊文欽團隊，於咸豐草裡找到可治療糖尿病的成分，給予盛行率高的糖尿病一絲治癒曙光。圖／張語辰 攝

長期以來，科學家透過藥用植物中「二次代謝物」的發現、萃取純化，進而發展出保健食品、藥物。日前，楊文欽實驗室團隊發現了「咸豐草」中的「聚多炔糖苷（cytopiloyne）」有治療糖尿病的潛能，此發現所衍生中研院專利與技術也成功技轉給國內生技公司，冀望所研發產品可以嘉惠更多糖尿病患。

自民國 96 年起，此咸豐草研究成果以抗糖尿病的保健食品授權給國內生技公司上市，從植物中天然的成分開始，為現今醫學帶來另一條途徑，而這其實需要化學、生物、免疫學背景做為奠基，雖耗時費力，但若能解除病人的生理痛苦與經濟負擔，對楊文欽而言是心中最為感動的一刻，也十分值得。

神農不是一個人，是一群人嘗試、吃了草藥，然後觀察與紀錄使用結果。現代科學家在研究草藥的過程，也發揮「神農嚐百草」的精神，只是我們比較幸運，有很多工具與更先進的設備。

研：咸豐草是怎麼被發現可以治療糖尿病的？

楊：聯合國農糧組織（FAO）把咸豐草當做可食用植物，因咸豐草易生長，可長在不毛之地，因此在非洲大量推廣農民栽種，作為可食用的來源。

民間所使用的青草茶、便利商店就有賣的青草茶，其中一個成分就有咸豐草。無獨而有偶，我們發現歐、亞、非都有人使用咸豐草治療糖尿病的例子。一般糖尿病患使用西藥通常只能改善症狀、沒有辦法治癒，文獻上宣稱咸豐草可以治療糖尿病，我們初步在糖尿病鼠證實民俗草藥的療效，下一步希望在人體證實。

我們獲得許多文獻上、民俗上的相關訊息與知識支持，所以越做越有信心。

研：咸豐草是外來種嗎？我們能怎麼去應用？

楊：咸豐草本身不太生病、很會開花，一年四季都可以生長，是很好的蜜源植物，對蜂農很重要，所以被引入台灣廣為栽種。全世界約有 240 種，台灣常見的有 3 種：黃花、小花、大花咸豐草。

可是本土的黃花、小花競爭不過外來的大花咸豐草，原生種的棲息地也被破壞或受到入侵，所以現在的優勢種是大花咸豐草，而且它有自交不親和性，意即不會自體交配，不易純種化，要以雜交的方式繁衍，這樣一來，它有更多機會透過雜交優勢傳播，所以現在路邊所看到的都是大花咸豐草，這也是生物界的奧妙。

當我們使用藥用植物時，我們也要兼顧生態，不能因為人類使用讓植物滅絕，咸豐草沒有這個顧慮。

蜜蜂在大花咸豐草採蜜，除了蜂農樂見，大花咸豐草也獲得雜交保存優良基因的機會。圖／久弘 劉 @ Flickr

植物製藥上，我們會去做優良農業操作與採集規範（Good agricultural and collection practices, GACP）。過去常聽到的是良好農業規範（Guidelines for good agricultural practice, GAP），歐洲自 2015 年開始推廣 GACP 中 “Collection" 的重要，植物蒐集來的貯藏狀態會影響到品質，若貯存不當會導致長霉，有害消費者健康。

我們認為不只要種得好，收集保存也要好，才能生產好的保健品與藥物。

研：如何發現咸豐草的 cytopiloyne 可以治療第二型糖尿病？

楊：我們透過生物跟化學的平台，用活性為導向的純化鑑定策略，根據反應找出是哪一個化合物對這個生物平台有反應，然後去評估反應活性，像讀心術一樣，平台看到植物就會指出哪群植物化合物可能是有效的，一直往下追，直到找到有效成分為止。

透過化學分析(氣相層析質譜儀)以及統計分析，找出不同咸豐草中的化學成分與分類。圖／楊文欽提供

我們使用的生物平台主要會使用分子、細胞與動物。我們使用免疫細胞、胰島細胞、脂肪細胞，主要是第一型與第二型糖尿病相關細胞。動物試驗會去找擬人化的糖尿病模式鼠。

植物化學上，我們都使用化學家所使用的設備，包括液相層析法、質譜、核磁共振，透過物理化學分析把化合物掃過一遍，目的是鑑定出化學成分。為了探索與 cytopiloyne 作用分子機制，我們使用化學生物學找出作用蛋白質，並以分生、生化、螢光、電顯技術等技術，瞭解為什麼吃了咸豐草與其有效成分會有療效。

生物活性為導向的純化與鑑定 : (A) 植物化合物純化到鑑定的流程圖。 (B) 免疫細胞生物平台。(C) 運用生物與化學平台，鑑定出有效成分結構，以利後續研究。圖／楊文欽提供

第一型跟第二型糖尿病基本上都是發炎疾病，只是發炎的方式不太一樣。特別是第二型糖尿病症狀是吃得多、喝得多、尿得多，吃進澱粉變成糖，因為胰島細胞受損、無法代謝糖，糖無處去，像身體泡在糖水裡面，每天都在發炎。

身體泡在這麼多的糖裡，身體會想要排掉，尿就會非常多；由於水隨尿排出，因此會口渴；細胞每天沒有吃到糖、都在餓，所以會想吃；最後就會出現三多症狀。

糖尿病是多器官的疾病，身體血糖失控，不僅胰島細胞死亡，一些重要的維生器官會病變，產生併發症，包含眼睛、腎臟、腦神經、心臟血管，與四肢。因為末端血管病變、容易導致四肢壞死截肢，所以糖尿病人一旦受傷都會非常危險。

cytopiloyne 可以保護胰島細胞不會死，幫助分泌胰島素，細胞收到胰島素出來的訊號，就會吸收糖。身體中血糖正常，就不會發炎。

咸豐草 (BP) 與所萃取出的「聚炔類化合物」(CP)，可以經過控制胰島細胞的鈣離子與鉀離子通道，來增加細胞中胰島素分泌，以及保護胰島細胞。圖／楊文欽提供

研：「植物藥」跟「化學藥」相比，有什麼優勢或劣勢？

楊：植物藥第一優勢是：具有人類沒有辦法合成的化合物。

現在能合成的西藥，構造都非常簡單，複雜的基本上都很難合成，都是來自植物，像紫杉醇就是人工半合成的。第二優勢是有人類使用的經驗。這些經驗可能有錯有對，就要去驗證，透過科學方法驗證前人使用經驗的智慧，其實是植物藥利基之所在。

迄今，我們都還不知道一種植物可以產生多少具有功效的化合物。有人推估是跟人的基因一樣，有兩萬多個。我們利用藥用植物（如咸豐草）有人體使用經驗，利用科學技術與方法，將有效的化合物找出來。植物藥有了人的使用經驗後，可能會比化學藥容易通過臨床試驗，因為化學藥在動物的毒性試驗可能就會有問題。

植物藥的研究都是費時費工，會比純化學合成的慢，劣勢就是耗時費力。而化學藥研究人員很聰明，會採用植物藥的優勢，找有用的植物化合物去化學修改，降低毒性與增加活性。藥物研發過程就需考慮如何取長補短的策略。

研：「中藥」給人較不科學的印象，研究時如何突破瓶頸？

楊：現代人其實滿幸福的，科學家也是，工具很多，如果我們採取當代的器材或技術，就容易成功。我們接受科學教育，使用西方的方式展現中草藥給西方人看，這樣他們就無法質疑你的數據，也會不得不相信中草藥的療效。

神農不是一個人，是一群人嘗試吃了天然的物質，然後觀察、紀錄與歸類成中醫藥理論。現在科學家在研究草藥的過程，也的確有像是「神農嚐百草」的精神，只是我們比較幸運，有很多工具、更先進的設備。

現在比以前困難的就是藥用植物研究非常競爭、文獻一大堆，每天出來的報告，數不勝數，這就很辛苦。如果要研發出有用的東西，可能需要花很大的力氣與時間。還有在技術轉移時，會需要打專利戰，有時別人做了，你不知道，就要花很多力氣處理。

研：在台灣進行藥用植物的研究時，有什麼樣的心得？

楊：其實，我本來沒有做藥用植物，後來做了、學了，會覺得當初的選擇是滿幸運的。我滿享受這樣的植物研究，在有我們利基的地方做出貢獻，比較不用跟在歐洲、美國屁股後面跑，我們在這邊做出自己的一套。

我們有一個很獨特的地方，所以從沒有放棄研究的初衷，就是希望有機會「治癒」糖尿病。

現在我們研究的利基就是利用 cytopiloyne 可以保護胰島細胞及促進胰島細胞功能。雖然這種治療方法需要病人保有一定數量的胰島細胞，臨床上有一定限制。但是，這種方法至少有機會讓糖尿病初期病患有被治癒的可能。

當代，全球罹患糖尿病患者達 4 億人。因為是它是慢性病，長期醫療花費對個人與國家都是很大的財務負擔。所以我覺得做研究就像在做功德，也得到非常多病友的回饋，很有成就感，覺得自己真的可以幫助到人。

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• 採訪編輯｜江佩津    美術編輯｜張語辰

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本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位