在靈芝活性成分裡，比多糖體或三萜類晚許多年才被發現的小分子蛋白，拜分子生物學進展之賜，捷足先登於高純度、大量規格化、智能生產之列。單一蛋白成分、構形穩定、多重標靶、多樣功能，低劑量、高活性，無色、無味、無毒、完全水可溶，適用於各種劑型產品，是異病同治的藥中之藥，也是扶正固本的健康元素，堪稱靈芝4.0的標竿。
文．圖／許瑞祥（國立臺灣大學生化科技學系兼任教授）
真菌免疫調節蛋白質（Fungal immunomodulatory protein, FIP）是一種廣泛存在食用菇菌當中，具有免疫調節活性的小分子蛋白質，目前已經有G. lucidum（LZ-8）、G. tsugae（FIP-gts）、Flammulina velutipes（FIP-fve）、Volvariella volvacea（FIP-vvo）、G. japoncium（FIP-gja）、G. microsporum（FIP-gmi）、Lignosus rhinocerotis（FIP-lrh）、G. atrum（FIP-gat）與G. sinense（FIP-gsi）等種類的免疫調節蛋白被發表，具有促進淋巴球增殖、調節免疫系統、抗發炎、抗過敏、抗排斥、抗腫瘤、調節血糖等功能，成為多糖體和三萜類外，另類的研究焦點。
最早被發現的靈芝免疫調節蛋白是在1989年由Kino等人自G. lucidum菌絲體中分離而得，命名為LZ-8。LZ-8由110個胺基酸所組成，分子量為 12,420 Da，並且與免疫球蛋白重鏈之可變區域的胺基酸序列和二級結構有很高的相似性（Tanaka, 1989）。
以同源雙體（homodimmer）形式存在的LZ-8，具有促進淋巴球增殖和抑制系統性過敏反應作用。此外，LZ-8 對於綿羊紅血球會產生凝集作用，但對人類紅血球卻不發生任何凝集反應，顯示 LZ-8 應該可以在人體內應用。後續有研究指出，LZ-8可以有效抑制非肥胖性糖尿病鼠 (nonobese diabetic, NOD) 的自體免疫性第一型糖尿病之發生；在胰臟異體移植時，LZ-8也可以顯著延緩排斥的時間，且對於胰島沒有毒害，相較於其他免疫調節藥物安全性高。
自 LZ-8 胺基酸序列發表後，1997年林文輝等也自松杉靈芝（G. tsugae）菌絲體中純化出分子量約13 kD的免疫調節蛋白，命名為 FIP-gts（fungal immunomodulatory protein-gts）。經胺基酸序列分析，發現其序列與LZ-8完全相同，不但可以促進人類周邊淋巴球細胞及小鼠脾臟細胞增生，在濃度為5 μg/ml時，對人類周邊淋巴球細胞可達最高之促進增殖作用。利用RT-PCR方法也證實FIP-gts可促進細胞激素如：介白細胞素（IL-2、IL-4）、干擾素（IFN-γ）、腫瘤壞死因子（TNF-α）之表現。
2003年的研究結果證實，以FIP-gts餵食塵蟎致敏小鼠兩週後發現，可使致敏後小鼠增高之噬鹼性白血球比例降回至正常值範圍，顯示此免疫調節功能可以調節體內過度的免疫反應，有助於預防或治療日趨增加的過敏性疾病。2005年研究發現FIP-gts可以抑制肺癌細胞移動及侵襲能力，顯示此免疫調節蛋白具有成為抑制癌細胞轉移藥物的潛力。
然而無論是LZ-8或 FIP-gts，若要應用於醫藥或保健品開發，必須能取得大量純化之蛋白質。由於此蛋白在菌絲體中含量很低，自菌絲體分離純化的成本太高，不利產業發展。承現代生物技術之助，利用基因轉殖在不同宿主細胞大量表現異源蛋白質之技術已逐漸成熟。
目前可以異源表達LZ-8的微生物包括原核的大腸桿菌、枯草桿菌、地衣芽孢桿菌及乳酸鏈球菌等，屬於真核的有Sacchromyces cereviciae、Pichia pastoris、Aspergillus oryzae等。但在LZ-8被發表的同時，日本明治集團同時在日本、歐洲和美國申請專利：日本方面分別於1990年（JP2032026）、1991年（JP3172184）和1993年（JP5068561）通過LZ-8核酸序列與抗愛滋功能之專利；歐洲和美國則於1994年（EP0288959B1、US5334704）通過LZ-8核酸序列特性和作為免疫抑制藥物開發之專利。
為突破日後發展的限制，2000年我們嘗試篩選其他靈芝來源的基因，在聚合酶連鎖反應擴增五十株不同靈芝菌種時，皆可得到片段大小相同的基因產物，顯示免疫調節蛋白LZ-8相似基因普遍存在於靈芝屬菌株中，但經基因序列比對確認並非皆與lz-8相同。
以genome walking技術於G. microsporum及G. fornicatum分別選殖出三條靈芝屬免疫調節蛋白新基因，分別為gmi、gfo-1與gfo-2。將lz-8、gmi及gfo-1等基因轉殖入Pichia pastoris KM71以甲醇誘導方式進行胞外表現，可得重組蛋白rePLZ、reGMI 及reGFO-1，經MALDI-TOF 質譜分析結果顯示重組蛋白並無任何醣基化現象。
重組蛋白經免疫調節活性測定發現，皆可刺激BALB/c老鼠骨髓之樹突細胞（dendritic cells, DCs）分泌 IL-12，也可刺激老鼠巨噬細胞株J774A.1分泌TNF-α及刺激人類T細胞株Jurkat cells分泌 IL-2。其中，reGMI於5 μg/ml下可刺激DCs分泌IL-12的量，為相同濃度rePLZ之六倍。
由於reGMI對於樹突細胞的刺激比rePLZ更為有效，gmi的基因序列也不在lz-8專利限制範圍內，我們因此挑選GMI成為新型免疫調節蛋白的開發標的。以酵母菌Pichia pastoris液態發酵生產為例，已完成5000公升發酵槽的生產配方與產程調控技術，每公升培養液可回收、純化重組蛋白達 0.5公克以上。
經細胞與動物試驗證實GMI在相對低劑量下（5 μg/ml），能刺激人類T細胞株分泌IL-2、降低發炎因子分泌、抑制NF-κB轉錄活性、促進神經細胞再生、抑制腫瘤生長和轉移，以及誘發癌細胞細胞自噬與細胞凋亡等等，可用於調節免疫、調節血糖、輔助改善腦損傷、抗癌與輔助抗癌等蛋白質藥物的開發。
GMI已完成急毒性、亞慢毒性和致畸之動物毒理試驗，結果顯示以150 mg/Kg/day的GMI劑量連續餵食大鼠14天及90天，並未發現任何不良反應，而且對母鼠懷孕與胎鼠發育亦無任何影響。
我們已向美國食品藥品管理局提出新膳食成份上市前通知（New Dietary Ingredient Notification），可用於開發具有抗發炎、抗氧化、保肝、抗PM2.5、調節血糖、調節免疫等功能的保健食品；此外，GMI也通過皮膚敏感與眼睛刺激試驗，確認可應用於訴求美白、除斑、消皺等功能之化妝保養品。
在餵食離乳仔豬的試驗中，GMI已被驗證具有替代抗生素、提高存活率、提高飼料換肉率、提高疫苗防禦力、保護腸道等功能，因此不論是作為經濟動物發展無藥或無抗生素養殖時，人道的替代飼料添加劑，或是當作伴侶動物日常保健品，都會有無限的商機。
異源蛋白質表現生產技術的進展，突破了靈芝成分必須由靈芝萃取的來源限制，可以在發酵工廠裡，生產不同類型產業需求的靈芝免疫調節蛋白質，滿足廣大應用市場的需求。
各種構造清楚的靈芝酸與小分子多糖體所組成複合成分，多重標靶的功效特性，成為靈芝產業4.0時期的研究與開發焦點，伴隨精準醫療的快速崛起，組成單純、構造明確的小分子標靶藥物成為治療有效的關鍵。
但在靈芝活性成分裡，比多糖體或三萜類晚許多年才被發現的小分子蛋白，拜分子生物學進展之賜，捷足先登於高純度、大量規格化、智能生產之列。單一蛋白成分、構形穩定、多重標靶、多樣功能，低劑量、高活性，無色、無味、無毒、完全水可溶，適用於各種劑型產品，是異病同治的藥中之藥，也是扶正固本的健康元素。
靈芝產業4.0的時代已經來臨，靈芝產業的競爭力將從「價格競爭」轉為「價值競爭」，能結合大數據分析與物聯網數位化科技，精準的標靶、客製化產品、即時售後服務與功效分析，將是靈芝4.0智慧零售產品的特色。
〔臺大教授許瑞祥專文〕你吃的靈芝屬於哪個世代？細說靈芝產業1.0～4.0完整版（上）
〔臺大教授許瑞祥專文〕你吃的靈芝屬於哪個世代？細說靈芝產業1.0～4.0完整版（中）
Publication Date: Oct 3 2023Author: Ruey-Shyang Hseu, Michael Lee Publisher: Wu Ting Yao Studio, Taipei,...
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