晴時多雲

《科技與創新》翁啟惠:冶化學與生物於一爐 敲開醣分子治癌大門

2020/10/30 08:00

美國加州Scripps研究院、化學講座教授、中研院基因體研究中心 合聘特聘研究員、國家生技醫療產業策進會會長翁啟惠。(圖片由工研院提供)

癌症是人類生存大敵,無數科學家積極尋求治癌之道,工研院新科院士翁啟惠全球首創以酵素大量合成多醣分子與醣蛋白,及以化學法自動化合成多醣分子,開啟癌症疫苗研發與治療的新機會。2014年,他以醣分子領域的開創性貢獻,獲頒沃爾夫化學獎(Wolf Prize),被視為是近年最有機會戴上諾貝爾獎桂冠的臺灣科學家。

「林中有兩條路,我選擇了人跡稀少的一條,這讓一切變得如此不同!」這首美國詩人佛羅斯特(Robert Frost)的詩,為工研院新科院士翁啟惠的研究生涯,做了完美的詮釋。

「我是化學背景出身,」翁啟惠大學畢業後跟著臺大化學系教授王光燦,在中央研究院學習蛋白質化學與合成,但在研究過程中,他反而對較少人研究的醣分子產生莫大興趣。談到醣分子,翁啟惠的眼神有光,「醣分子是生物界的三大分子之一,是構成細胞的主要成分,卻是我們最不了解的一塊,這更加激發了我的好奇心。」

好奇心成研究動力 醣分子量產世界第一人

這樣的「好奇」,成為翁啟惠進入醣科學領域的動力,他在麻省理工學院(MIT)求學期間,一頭栽進醣合成的世界,1982年與指導教授懷特賽茲(George Whitesides)發表了全球第一篇以酵素法量產多醣體的論文。畢業後,他逐一解開醣分子在生物體內運作的奧秘。「醣分子幾乎與所有的疾病都有關,」翁啟惠解釋,流感病毒感染呼吸道,必須先接觸人類的醣分子,其他很多病毒的感染也很類似;細菌與癌細胞的擴散,甚至幹細胞的分化,血型的差異、精子與卵子的結合及人體內細胞間的互動,都與醣分子有關,但因缺乏研究工具,人們對這些機制大多不明究理。

為了釐清醣分子與疾病真正的關聯,翁啟惠勇於跨出學門分野,切入分子生物、酵素、基因工程等領域,結合化學與生物合成法,1992年發表更完整的酵素大量合成醣分子技術,甚至延伸到醣蛋白的合成;1999年再發表「程式化多醣體合成技術」(即一鍋式合成法),只要在程式中輸入想要合成的多醣,程式就會找出適合的組成單元,這使得醣分子的合成效率大為提升。

以學術成果造福人類 勉青年作創新先鋒

能夠大量合成特定醣分子,讓醣分子在疾病治療上取得相當大的進展。翁啟惠與研究團隊,持續在既有的研究基礎上,研發醣晶片、醣探針,用以篩檢病毒與癌症,或標記細胞上的醣蛋白,透過分析正常細胞與癌症細胞的差異,設計針對癌細胞的疫苗,「透過醣分子,我們不僅可以檢測癌症,還能喚醒自體免疫系統對抗癌細胞,甚至解決細菌抗藥性的問題。」

在醣分子領域,翁啟惠累積了760多篇論文及150多個專利,但他不以此滿足,他強調,「研究者最夢寐以求的,就是學術成果能對社會有貢獻,讓業界可以接手開發,做出可以真正造福人類的產品,臺灣的生技產業也會建立起來。」

在好奇心帶領下,翁啟惠選擇了人少的路走,卻創造出不凡成就。他以自身經驗說明,「挑題目時不要想有多困難,只要覺得是重要的,就會慢慢有新發現。」他特別鼓勵年輕人,要勇於創新。「創新,就是改變,然後帶來價值,」因為史無前例,難免遭遇失敗,但看待失敗的態度,決定了未來成功的機會。他以自己的醣分子研究為例,正因為常常失敗,所以沒有人有經驗,一旦投入有所成,就成為先鋒(Pioneer)。

跨領域結合 醣科學研究更上層樓

翁啟惠90年代在醣分子合成上的創舉,讓他一躍為國際炙手可熱的學者,先後獲選中研院及美國國家科學院院士。2000年,他應當時中央研究院院長李遠哲之邀回臺,「一方面要培養臺灣的年輕人,另一方面政府積極推動生技產業發展,我理所當然、也義不容辭要助一臂之力。」

直到現在,翁啟惠仍在醣分子的研究路上奮勇前進,不同的是,他不再踽踽獨行,而是帶領後輩,在其奠定的醣科學基礎上繼續發揚光大。近年,翁啟惠在中研院基因體研究中心的團隊與資訊科學跨領域合作,引入AI人工智慧、演算法,將「程式化多醣體合成技術」,寫成電腦軟體「Auto-CHO」,與學術社群共享。這讓醣分子合成像照著食譜做菜,組合單元更多,效率更高,團隊也已採取這個方式,合成出4種生物學上重要的寡醣分子。

「新科技的加入,尤其是跨領域的結合,創造了更多的未知與驚奇。」他說,過去科學家篩選化合物耗費許多心力、時間,有了AI人工智慧與機器手臂輔助,過去辦不到的,現在可以很快完成;而大數據分析在生醫領域的應用更是廣泛,透過臺灣珍貴的健保資料庫,對華人疾病的形成可望有更深入的了解,醫師治療與用藥的判斷都可以更精準,在尋找病人進行臨床試驗時,也能派上用場。

鏈結產學掃除障礙 要產業帶著人才起飛

精進科研之餘,翁啟惠在鏈結產業與學術也不遺餘力。他協助政府草擬相關法規,包括生技條例、科技基本法的修改,活絡產學互動,掃除學術成果產業化的障礙。「法規的本意,是要讓學術研究成果真正造福社會;政府透過法規建置,打造產業適合發展的環境,這樣學生畢業之後,才有發展的空間。」

他進一步指出,在美國,產與學的距離很近,很多生技公司都是教授創辦,學術圈在生技產業發展過程中扮演相當重要的角色,而產業是最能吸收人才的地方。「臺灣的電子業蓬勃發展,吸納了許多人才;生技界的學用落差明顯,就是因為我們的生技業還沒真正起來。」

去年底翁啟惠也接下國家生技醫療產業策進會(簡稱生策會)會長職位,他表示,希望透過以生策會來創造對話平台,促進醫療與資通訊(ICT)、甚至跨領域的對話,再將這些建言整理出來提供給政府作制訂政策的參考。

他估計,未來10年全球醫療支出將達15兆美元,其中三分之一將花在預防、早期檢測與健康維護,走向精準健康趨勢,「這些都脫離不了ICT。」翁啟惠指出,工研院對臺灣ICT產業發展有很大貢獻,未來要發展大健康產業,要與ICT密切合作,工研院在往後臺灣生醫產業發展,應可扮演更重要的角色。

(本文轉載自工業技術與資訊月刊)

翁啟惠的生醫產業願景。(圖片由工研院提供)

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