在灵芝活性成分里，比多糖体或三萜类晚许多年才被发现的小分子蛋白，拜分子生物学进展之赐，捷足先登於高纯度、大量规格化、智能生产之列。单一蛋白成分、构形稳定、多重标靶、多样功能，低剂量、高活性，无色、无味、无毒、完全水可溶，适用於各种剂型产品，是异病同治的药中之药，也是扶正固本的健康元素，堪称灵芝4.0的标竿。
文．图／许瑞祥（国立台湾大学生化科技学系兼任教授）
灵芝产业4.0── 一定有效
一、多糖体＆二、三萜类：详见文末延伸阅读
三、免疫调节蛋白
真菌免疫调节蛋白质（Fungal immunomodulatory protein, FIP）是一种广泛存在食用菇菌当中，具有免疫调节活性的小分子蛋白质，目前已经有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）与G. sinense（FIP-gsi）等种类的免疫调节蛋白被发表，具有促进淋巴球增殖、调节免疫系统、抗发炎、抗过敏、抗排斥、抗肿瘤、调节血糖等功能，成为多糖体和三萜类外，另类的研究焦点。
(一) 源自G. lucidum的LZ-8
最早被发现的灵芝免疫调节蛋白是在1989年由Kino等人自G. lucidum菌丝体中分离而得，命名为LZ-8。LZ-8由110个胺基酸所组成，分子量为 12,420 Da，并且与免疫球蛋白重链之可变区域的胺基酸序列和二级结构有很高的相似性（Tanaka, 1989）。
以同源双体（homodimmer）形式存在的LZ-8，具有促进淋巴球增殖和抑制系统性过敏反应作用。此外，LZ-8 对於绵羊红血球会产生凝集作用，但对人类红血球却不发生任何凝集反应，显示 LZ-8 应该可以在人体内应用。後续有研究指出，LZ-8可以有效抑制非肥胖性糖尿病鼠 (nonobese diabetic, NOD) 的自体免疫性第一型糖尿病之发生；在胰脏异体移植时，LZ-8也可以显着延缓排斥的时间，且对於胰岛没有毒害，相较於其他免疫调节药物安全性高。
(二) 源自G. tsugae的FIP-gts
自 LZ-8 胺基酸序列发表後，1997年林文辉等也自松杉灵芝（G. tsugae）菌丝体中纯化出分子量约13 kD的免疫调节蛋白，命名为 FIP-gts（fungal immunomodulatory protein-gts）。经胺基酸序列分析，发现其序列与LZ-8完全相同，不但可以促进人类周边淋巴球细胞及小鼠脾脏细胞增生，在浓度为5 μg/ml时，对人类周边淋巴球细胞可达最高之促进增殖作用。利用RT-PCR方法也证实FIP-gts可促进细胞激素如：介白细胞素（IL-2、IL-4）、干扰素（IFN-γ）、肿瘤坏死因子（TNF-α）之表现。
2003年的研究结果证实，以FIP-gts喂食尘蟎致敏小鼠两周後发现，可使致敏後小鼠增高之噬硷性白血球比例降回至正常值范围，显示此免疫调节功能可以调节体内过度的免疫反应，有助於预防或治疗日趋增加的过敏性疾病。2005年研究发现FIP-gts可以抑制肺癌细胞移动及侵袭能力，显示此免疫调节蛋白具有成为抑制癌细胞转移药物的潜力。
(三) 以异源蛋白质技术量产小分子蛋白
然而无论是LZ-8或 FIP-gts，若要应用於医药或保健品开发，必须能取得大量纯化之蛋白质。由於此蛋白在菌丝体中含量很低，自菌丝体分离纯化的成本太高，不利产业发展。承现代生物技术之助，利用基因转殖在不同宿主细胞大量表现异源蛋白质之技术已逐渐成熟。
目前可以异源表达LZ-8的微生物包括原核的大肠杆菌、枯草杆菌、地衣芽孢杆菌及乳酸链球菌等，属於真核的有Sacchromyces cereviciae、Pichia pastoris、Aspergillus oryzae等。但在LZ-8被发表的同时，日本明治集团同时在日本、欧洲和美国申请专利：日本方面分别於1990年（JP2032026）、1991年（JP3172184）和1993年（JP5068561）通过LZ-8核酸序列与抗爱滋功能之专利；欧洲和美国则於1994年（EP0288959B1、US5334704）通过LZ-8核酸序列特性和作为免疫抑制药物开发之专利。
(四) 寻找不同於LZ-8的灵芝小分子蛋白
为突破日後发展的限制，2000年我们尝试筛选其他灵芝来源的基因，在聚合酶连锁反应扩增五十株不同灵芝菌种时，皆可得到片段大小相同的基因产物，显示免疫调节蛋白LZ-8相似基因普遍存在於灵芝属菌株中，但经基因序列比对确认并非皆与lz-8相同。
以genome walking技术於G. microsporum及G. fornicatum分别选殖出三条灵芝属免疫调节蛋白新基因，分别为gmi、gfo-1与gfo-2。将lz-8、gmi及gfo-1等基因转殖入Pichia pastoris KM71以甲醇诱导方式进行胞外表现，可得重组蛋白rePLZ、reGMI 及reGFO-1，经MALDI-TOF 质谱分析结果显示重组蛋白并无任何醣基化现象。
重组蛋白经免疫调节活性测定发现，皆可刺激BALB/c老鼠骨髓之树突细胞（dendritic cells, DCs）分泌 IL-12，也可刺激老鼠巨噬细胞株J774A.1分泌TNF-α及刺激人类T细胞株Jurkat cells分泌 IL-2。其中，reGMI於5 μg/ml下可刺激DCs分泌IL-12的量，为相同浓度rePLZ之六倍。
LZ-8与其他十几种灵芝属来源的免疫调节蛋白部分胺基酸序列之比较。
(五) 源自小孢子灵芝的GMI
由於reGMI对於树突细胞的刺激比rePLZ更为有效，gmi的基因序列也不在lz-8专利限制范围内，我们因此挑选GMI成为新型免疫调节蛋白的开发标的。以酵母菌Pichia pastoris液态发酵生产为例，已完成5000公升发酵槽的生产配方与产程调控技术，每公升培养液可回收、纯化重组蛋白达 0.5公克以上。
经细胞与动物试验证实GMI在相对低剂量下（5 μg/ml），能刺激人类T细胞株分泌IL-2、降低发炎因子分泌、抑制NF-κB转录活性、促进神经细胞再生、抑制肿瘤生长和转移，以及诱发癌细胞细胞自噬与细胞凋亡等等，可用於调节免疫、调节血糖、辅助改善脑损伤、抗癌与辅助抗癌等蛋白质药物的开发。
GMI已完成急毒性、亚慢毒性和致畸之动物毒理试验，结果显示以150 mg/Kg/day的GMI剂量连续喂食大鼠14天及90天，并未发现任何不良反应，而且对母鼠怀孕与胎鼠发育亦无任何影响。
我们已向美国食品药品管理局提出新膳食成份上市前通知（New Dietary Ingredient Notification），可用於开发具有抗发炎、抗氧化、保肝、抗PM2.5、调节血糖、调节免疫等功能的保健食品；此外，GMI也通过皮肤敏感与眼睛刺激试验，确认可应用於诉求美白、除斑、消皱等功能之化妆保养品。
在喂食离乳仔猪的试验中，GMI已被验证具有替代抗生素、提高存活率、提高饲料换肉率、提高疫苗防御力、保护肠道等功能，因此不论是作为经济动物发展无药或无抗生素养殖时，人道的替代饲料添加剂，或是当作伴侣动物日常保健品，都会有无限的商机。
GMI的立体结晶。
有吃 GMI 的母猪（图左）长得比同龄却未吃 GMI 的公猪（图右）大，显示 GMI 能提高饲料换肉率。
异源蛋白质表现生产技术的进展，突破了灵芝成分必须由灵芝萃取的来源限制，可以在发酵工厂里，生产不同类型产业需求的灵芝免疫调节蛋白质，满足广大应用市场的需求。
各种构造清楚的灵芝酸与小分子多糖体所组成复合成分，多重标靶的功效特性，成为灵芝产业4.0时期的研究与开发焦点，伴随精准医疗的快速崛起，组成单纯、构造明确的小分子标靶药物成为治疗有效的关键。
但在灵芝活性成分里，比多糖体或三萜类晚许多年才被发现的小分子蛋白，拜分子生物学进展之赐，捷足先登於高纯度、大量规格化、智能生产之列。单一蛋白成分、构形稳定、多重标靶、多样功能，低剂量、高活性，无色、无味、无毒、完全水可溶，适用於各种剂型产品，是异病同治的药中之药，也是扶正固本的健康元素。
灵芝产业4.0的时代已经来临，灵芝产业的竞争力将从「价格竞争」转为「价值竞争」，能结合大数据分析与物联网数位化科技，精准的标靶、客制化产品、即时售後服务与功效分析，将是灵芝4.0智慧零售产品的特色。
延伸阅读
〔台大教授许瑞祥专文〕你吃的灵芝属於哪个世代？细说灵芝产业1.0～4.0完整版（上）
〔台大教授许瑞祥专文〕你吃的灵芝属於哪个世代？细说灵芝产业1.0～4.0完整版（中）
