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一般在評估天然化合物的抗腫瘤活性之前，先以一種操作簡單、試驗快速、試驗結果具可信度且成本便宜的預先篩選試驗評估抗腫瘤潛力，然後再作進一步的抗腫瘤活性試驗。在許多抗腫瘤活性的預篩選試驗中，海蝦致死試驗(Brine shrimp lethality test，BST)被建議可以做為進行人類腫瘤細胞毒性試驗之前的篩選試驗。目前，海蝦致死試驗最為研究人員所信賴的細胞毒性篩選方法而廣為使用。因此，為了瞭解台灣杉心材抽出成分之抗腫瘤潛力，我們先將臺灣杉心材之A類、木酚素等成分利用海蝦致死試驗進行抗腫瘤的篩選實驗，即利用海蝦致死生物試驗來評估它們是否具有活性，以便進行後續各種癌或腫瘤細胞的毒性試驗。
海蝦致死試驗的方法(圖3)如下：首先從事海蝦(Artemia salina Leach)的孵化，即將調配好之鹽水加入試驗水槽中，水槽一端倒入蝦卵且加蓋，另一端以日光燈照射以吸引成長的小蝦游過篩板，試驗用海蝦從孵化到成熟大約需要2天的時間。至於試樣(分離部或純化抽出成分)則以適當溶劑調配成500,100與10μg/mL三種濃度，每一種濃度作3組重複，為了避免溶劑的毒性造成影響，必須等溶劑完全揮發後才可進行試驗。調配好的試樣靜置2天後，分別於試樣瓶中加入5 mL海水與10隻海蝦，並於24 hr之後記錄海蝦存活數，再用程式計算出50 %致死濃度(Lethal Concentration for 50 %，LC50)的數值。
以往的研究結果顯示，抽出成分經海蝦致死試驗結果的LC50值若小於500μg/mL時，表示具有抗腫瘤潛力，值得進行後續的腫瘤細胞毒性試驗。8種木酚素與3種Cadinane倍半A的海蝦致死試驗結果(表1)顯示，3種Cadinane倍半A中的LC50值均小於83μg/mL，均有繼續進行人類腫瘤細胞毒性試驗的可行性，其中，又以α-Cadinol的LC50值最小(29.7μg/mL)，可能具有較佳的抗腫瘤細胞活性。木酚素中的Helioxanthin，Hinokinin以及Arctigenin的LC50值均大於500μg/mL，不具有抗腫瘤活性；而Taiwanin A, Savinin, Taiwanin C, Taiwanin E和Dimethylmatairesinol的LC50值均小於169μg/mL，5種木酚素的LC50(μg/mL) 值大小順序為Taiwanin C (168.98μg/mL)> Dimethylmatairesinol (31.95μg/mL) > Savinin (9.35μg/mL) > Taiwanin E (4.45μg/mL) > Taiwanin A (2.99μg/mL)，故僅有此5種木酚素有繼續進行人類腫瘤細胞毒性試驗的可行性。其中，Taiwanin A、Taiwanin E與Savinin 3種木酚素顯示很可能具有抗腫瘤細胞活性，尤其是Taiwanin A之LC50值為2.99μg/mL，與鬼臼毒素的LC50值 (2.4μg /mL)相近，顯示Taiwanin A非常可能與鬼臼毒素同樣具有極佳之抗腫瘤活性，又Taiwanin A為臺灣杉特有的抽出成分，值得進行後續的腫瘤細胞毒性試驗，並探討毒殺腫瘤細胞之效果及作用機制。 筆者於是更進一步將臺灣杉心材之A類、木酚素等成分對人類肺癌、乳癌、直腸癌的3種腫瘤細胞株(即A-549 lung carcinoma, MCF-7 breast adenocarcinoma and HT-29 colon adenocarcinoma)進行毒性試驗，試驗結果如表2所示。
一般而言，純化合物的ED50小於4μg/mL即被視為具有抗腫瘤活性，由表2結果得知，臺灣杉心材成分中之Taiwanin A、Taiwanin E和Dimethylmatairesinol對肺癌、乳癌、直腸癌的三種腫瘤細胞具有顯著的毒殺活性，Savinin對MCF-7乳癌腫瘤細胞與HT-29 直腸癌腫瘤細胞有顯著的毒殺活性，α-Cadinol對HT-29 直腸癌腫瘤細胞有顯著的毒殺活性，T-Muurolol對A-549肺癌腫瘤細胞與MCF-7 乳癌腫瘤細胞有顯著的毒殺活性。其中，又以Taiwanin A的活性最強(ED50 : A-549 = 0.4μg /mL, MCF-7 = 0.5μg /mL, HT-29 = 0.3μg /mL)。至於臺灣杉抽出物結構與抗腫瘤活性的相關性，由上述的試驗結果可知，就臺灣杉之Dibenzyl-butyrolactone 骨架木酚素(Taiwanin A、Savinin、Hinokinin、Arctigenin和Dimethylmatairesinol)而言，其結構中C7-C8和(或) C7'-C8'位置之不飽合鍵(如Taiwanin A與 Savinin)與抗腫瘤活性有密切的關係，且結構中C7-C8和(或) C7'-C8'位置之不飽合鍵越多者(Taiwanin A=2, Savinin=1)似乎具較高之細胞毒性；而當C7-C8和(或) C7'-C8'位置為飽合鍵時，此類骨架之苯環結構上之取代基如具較多甲氧基者(Dimethylmatairesinol)，則細胞毒性亦較高。至於Arylnaphthalide 類型之木酚素，其C7位置若具有羥基(Hydroxyl)取代(如Taiwanin E)，則表現出較高之細胞毒性。這些結構特徵可供未來從事抗腫瘤活性成分篩選之參考。
又為了瞭解Taiwanin A對腫瘤細胞之作用機制，於是再利用細胞型態觀察(Morphology-based identification)，流式細胞儀分析(Flow cytometric analysis)，DNA斷裂分析(DNA fragmentation assay)等技術進行分析探討這些成分毒殺腫瘤細胞生長之機制。在不同濃度的Taiwanin A作用下，由MCF-7乳癌腫瘤細胞的型態變化(圖4)得知，在濃度2μM的Taiwanin A作用下，即促使乳癌腫瘤細胞之染色質縮合(Chromatin condensation)，進而形成所謂的凋亡小體(Apoptotic bodies)。又經由流式細胞儀分析結果顯示，2μM劑量的作用下MCF-7乳癌腫瘤細胞之sub-G1峰(如圖5所示)會由4.6%增加至44.3%。此外，由DNA斷裂的分析結果(圖6)亦證實，MCF-7乳癌腫瘤細胞在Taiwanin A的作用下，會斷裂成150 bp大小的DNA裂片。由凋亡小體的形成、sub-G1峰的增加以及DNA裂片的結果可證實，低劑量之Taiwanin A在4個小時內即引發細胞凋亡(Apoptosis，或稱細胞程序性死亡)的機制，進而導至腫瘤細胞死亡。以上研究成果顯示臺灣杉心材中含有許多抗腫瘤活性之抽出成分，尤其是Taiwanin A所顯現之優越活性，極具臨床的醫療潛力，值得進行更進一步的試驗與探討，並作結構的修飾(Modification)。
此外，對於其他臺灣特有經濟樹種如台灣扁柏、臺灣肖楠等更值得我們林業研究人員予以重視並積極研究。如能開發臺灣原產重要經濟樹種的利用潛能，特別與人類健康、生理機能有關之藥用成分，不但能符合永續經營利用森林的原則，並能賦予林木新的利用方向與價值。
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