薑黃素的效用其實是個誤會？

薑黃(turmeric)近年來引起廣泛注意，是因為其中含有的薑黃素(curcumin)似乎有什麼療效，不過傳說中薑黃素的效用其實只是一場美麗的誤會嗎？(是說我也不清楚它傳說中的效用是什麼)

(薑黃是薑 Zingiberaceae 的其中一種，大家應該都知道它常被用來當調味料，是植物 Curcuma longa 的根莖製成的粉末，通常用在咖哩和芥末中。)

幾年前開始，化學家們就不停地提醒大家，包括薑黃素在內的一些 compounds 可能會讓藥物開發者浪費時間和金錢。前兩天有一篇 review paper 分析了上千篇關於薑黃素的研究和 120 個相關臨床試驗，發現並沒有足夠證據顯示薑黃素有任何療效，這篇論文的目的是想提醒科學家們，不要再浪費時間和金錢在這些之前以為可以成為藥物的 compounds 上面了。

開發新藥的起手式可以說是 drug screen，找到致病的目標蛋白質後，就開始掃各種 compounds 看能不能抑制或刺激蛋白質的效用，這類物質叫 inhibitors 或 activators，會卡在蛋白的 binding sites 讓它失去功能或讓它更活躍，但是很多物質在 drug screen 中出現的正面效果很可能是 false positive。PAINS (pan assay interference compounds) 指的是在各種 screens 或 assays 中會顯示 positive 的物質，但並不是因為那個物質本身的效用，而是因為其他因素。PAINS 被發現在四百多個 compounds 種類裡出現，這種物質的特徵之一是看似對多種蛋白質有效，生物學家或沒經驗的化學家可能會因此投入時間在上面，希望能夠改善它的結構，讓它能夠成為真正的藥物，但卻沒發現那些結果可能只是 false positives。要怎麼確定自己發現的 compounds 不是 PAINS 呢？可以多查查文獻，也可以查一些網上資料庫，例如 PubChem。通常學術圈內的 screening library 中約有 5-12% 的物質是 PAINS，而且很可能在各種 assays 中不停的跳出來，顯示有某些效用。這些物質通常會對各種測試都有反應(顯示 positive)，例如有些本身就會發出螢光，因此在利用螢光測試蛋白功能的試驗中，不管怎樣(即使沒有蛋白)它的結果都會顯示為 positive，而讓研究的人誤以為這個物質是有效的。

要怎麼避免浪費時間在 PAINS 上面呢？最好是熟知幾個主要 PAINS，這樣當看到這些 compounds 就可以有所警覺。目前最主要的 PAINS 有八種，常見的幾個天然化學物質有 toxoflavin 和 polyhydroxylated phytochemical，其中包括薑黃素, EGCG (epigallocatechin gallate), genistein (染料木黃酮) 和 resveratrol (白藜蘆醇)。


Nature / Illustration by Roz Chast

薑黃素常常在 drug screens 裡跳出來，有些人因此認為它能夠治療陽痿、禿頭，有的認為可以治療癌症和阿茲罕默症，但它的療效從來沒有被成功證實過。因為有太多相關研究，不管是正面的還是負面的，於是在 2015 年的時候，這些研究被集合起來建立成一個資料庫 Curcumin Resource Database (CRDB)，裡面總共有超過九千筆文獻和五百個專利。在超過 120 個臨床試驗裡，包括雙盲和有安慰劑當控制組的(double-blinded, placebo control)，沒有一個是顯示有效的。這篇 review 還分析了薑黃素的化學結構，發現它是 IMPS (invalid metabolic panaceas)，很不穩定而且活性高(bioactive)，因此不適合作為藥物，而且它還有所有 PAINS 的特徵：covalent labeling of proteins, metal chelation, redox reactivity, aggregation, membrane disruption, fluorescence interference and structural decomposition。這些特性會干擾各種 assays 的反應，因此要確認它的效用，必須要先排除這些因素。這篇 review paper 的作者 Guido Pauli 認為大多數的時候科學家並不清楚自己研究的物質(或萃取物)裡面有什麼，因為薑黃裡面有很多除了薑黃素以外的其他物質，因此薑黃萃取物在某些 screens 裡顯示有作用，但可能並不是薑黃素所造成的，而他們在測試前並沒有仔細研究之前的文獻是否有問題。自 2009 年以來，至少有十五篇關於薑黃素的論文被撤回，很多篇後來被更正。不過即便如此，還是有許多人對薑黃素抱持希望，認為它是有效用的，因為它和很多蛋白質都有作用。

所以有吃薑黃素的人，可以把它扔了哦~（喂）



Articles:

M Baker, Deceptive curcumin offers cautionary tale for chemists. Nature (2017)

J Baell & MA Walters, Chemistry: Chemical con artists foil drug discovery. Nature (2014)


Paper:

KM Nelson et al, The Essential Medicinal Chemistry of Curcumin. J Med Chem (2017)