根據世界衛生組織(WHO)的統計至2025年2月截止，由SARS-CoV-2引起的COVID-19全球大流行已導致全球超過7.7億人感染，超過700萬人死亡。根據2026年9月15日疾病管制署(疾管署)發佈的訊息，國內流感及新冠疫情均處流行期且流感疫情持續上升，民眾應加強防範流感及新冠等呼吸道傳染病(參考資料1)。曾經令人聞之色變的新冠病毒(SARS-CoV-2)其實一直都存在，也仍一直不斷變異，大家千萬不能掉以輕心~

由於新冠病毒表面長滿了像皇冠一樣的棘蛋白（Spike protein），這就是它的「鑰匙」。人體呼吸道、肺部細胞表面則有一種叫做 ACE2 的受體（血管收縮素轉化酶II），這就是「鎖孔」。當病毒的鑰匙成功插進 ACE2 鎖孔後，病毒就牢牢地鎖定在細胞表面，侵入人體細胞，進行大量複製並透過飛沫釋放出來，造成大流行。在新冠肺炎（COVID-19）爆發期間與後續研究中，科學界廣泛運用電腦虛擬篩選（Virtual Screening）、分子對接（Molecular Docking）與分子動力學（Molecular Dynamics）模擬技術尋找能夠對抗新冠病毒的成分，其中微藻 (Microalgae) 扮演了舉足輕重的「天然藥庫」角色。由於微藻在地球上已生存數十億年，演化出複雜且強大的抗病毒與防禦機制。在疫情期間與近年（如 2024~2026 年）的後續研究中，全球科學家紛紛利用這項計算技術，將微藻推上抗病毒新藥研發的前線。

篩選抗新冠成分的科學進展：

🧬 電腦分子對接：如何在億萬分子中精準阻擋鑰匙與鎖孔

在抗新冠成分的開發中，新冠病毒的核心蛋白（如主蛋白酶) 或棘蛋白就像是一把鑰匙，而藥物則是阻止鑰匙插入鎖孔ACE2受體的角色，阻斷新冠病毒SARS-CoV-2與人體ACE2受體的結合。
過去要從微藻複雜的萃取物中，找出哪一個成分能剛好包住鑰匙或是擋住鎖孔，需要耗費數年的跨國實驗。然而，透過電腦輔助分子對接技術，研究人員將微藻的天然產物（如多醣體、藻藍素、特殊脂質等）建立3D 分子結構庫，並在超級電腦中與新冠病毒的蛋白結構進行高速「模擬測試」。電腦能精準計算出哪些微藻小分子具有最強的鍵結能力（Binding Affinity），大幅縮短了早期的藥物篩選時間。

🌐 國際的微藻抗新冠篩選

國際研究：巨量微藻庫的「虛擬高通量篩選」
多項發表於國際期刊的生醫研究指出，科學家利用分子對接（如使用 MOE 或 AutoDock 等軟體）將源自海洋微生物、微藻與藍綠菌（Cyanobacteria）的數千種天然化合物進行篩選。

• 主蛋白酶的強效剋星：對接結果顯示，微藻中的部分硫酸多醣（Sulfated Polysaccharides）與特定天然小分子，與新冠病毒主蛋白酶的活性位點結合力極強，甚至超越了早期部分臨床抗病毒藥物。
• 干擾細胞黏合：藉由模擬棘蛋白與人體 ACE2 受體的對接，科學家證實微藻成分能精準「卡」在兩者接觸面，像蓋子一樣阻止病毒侵入細胞。
• 產品應用：ApoX防毒霸體外長效噴劑 證實能抑制多種新冠病毒株。

根據2021年3月應用藻類學雜誌發表的一篇研究：利用分子對接和電腦模擬毒性評估Spirulina化合物作為潛在的抗SARS-CoV-2病毒藥物，發現利用Autodock Vina和SwissDock等分子模擬程式軟體的對接方法，從微藻Spirulina中鑑定出：藻膽素、藻紅蛋白、藻尿蛋白和葉酸等分子具有抵抗新冠病毒的潛力(參考資料2)。

而2023年1月5日刊載於沙烏地國王大學科學雜誌中的一篇研究顯示：透過對微藻生物活性物質的虛擬篩選，發現藻藍素(CPC)具有納摩爾級親和力，可作為潛在的ACE2抑制劑用於COVID-19治療。本研究採用電腦模擬和體外實驗相結合的方法，研究了微藻Spirulina中的生物活性抗病毒化合物作為SARS-CoV-2潛在抑制劑的作用。電腦模擬分析結果顯示，藻藍素（CPC）能夠抑制ACE2受體與SARS-CoV-2的結合，其對接評分為-9.7 kcal/mol，此評分相對優於ACE2受體上的天然配體(參考資料3)。

藻藍素和藻膽素與ACE2活性位點結合的構象視圖(由分子對接軟體Autodock VINA產生）(參考資料3)。

根據2025年8月的一篇研究證實：微藻Spirulina食物來源的生物活性色素藻膽素能以共價和非共價方式與新冠病毒SARS-CoV-2棘蛋白結合，進而影響其構象和功能，具有抑制新冠病毒的活性(參考資料4)。

🎨 1.藻膽素（Phycocyanobilin）的對接構型

因為藻膽素是小分子，在立體構型中，它像是一把「精準的化學鑰匙修改者」，直接卡入病毒用來結合人體細胞的受體結合域（RBD）活性口袋裡，讓鑰匙變形。
📍 空間構型與主要結合位點

• 直接卡入親水與疏水交界口袋：四吡咯的鏈狀結構可以在空間中產生扭轉，使其完美貼合在病毒棘蛋白與人體 ACE2接觸的受體結合域最核心介面上。

💙 2.藻藍素（Phycocyanin, CPC）的對接構型

相較於小分子，藻藍素本身是由 α 和 β 亞基構成的巨大球狀蛋白質塊（複合體支架）。它在與病毒或宿主細胞相遇時，屬於「巨型盾牌防禦」的構型。
📍 空間構型與主要結合靶點（宿主ACE2受體）

• 大面積表面覆蓋構型：藻藍素體積龐大，在立體模擬中它不是「鑽進」病毒的小口袋，而是直接去扣住人體細胞表面的 ACE2 受體結合介面。
• 空間位阻（Steric Hindrance）阻斷：當巨大球狀的藻藍素Phycocyanin 佔據了ACE2受體的活性表面後，在空間立體結構上形成了一面大盾牌。這會導致新冠病毒SARS-CoV-2的棘蛋白Spike RBD 在空間上產生巨大的立體撞擊（Steric clashes），完全無法靠近人體ACE2受體，從根本上阻止病毒爪子扣上細胞。

💡 立體對接構型總結

研究顯示在微藻Spirulina的萃取物（含藻藍素等巨大蛋白）可以做為很好的預防阻斷劑；而將蛋白質外殼水解後得到的純小分子藻膽素，則能做為標靶藥物設計，成為直接去破壞病毒結構的精準候選藥物。希望在生物醫學AI技術的應用下，能讓微藻Spirulina的抗新冠活性成分更快速地造福人群，守護健康。

參考資料：

1. 流感及新冠疫情均處流行期且流感疫情持續上升 呼籲民眾落實勤洗手 戴口罩等自我防護措施 並留意重症危險徵兆
https://www.cdc.gov.tw/Bulletin/Detail/CqW5UAMFqpDkwJWfWG-WGw?typeid=9
2. Léna Petit et al., Docking and in silico toxicity assessment of Arthrospira compounds as potential antiviral agents against SARS-CoV-2. J Appl Phycol. 2021;33(3):1579-1602.
3. Fiddy S Prasetiya et al., The nanomolar affinity of C-phycocyanin from virtual screening of microalgal bioactive as potential ACE2 inhibitor for COVID-19 therapy. J King Saud Univ Sci. 2023 Jan 5;35(3):102533.
4. Ana Simovic et al., Food-derived bioactive pigment phycocyanobilin binds to SARS-CoV-2 spike protein both covalently and noncovalently affecting its conformation and functionality. Arch Biochem Biophys. 2025 Aug:770:110475.

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新冠病毒仍在流行中~淺談電腦篩選的微藻抗新冠病毒成分