美國國家科學(xué)院士、加州圣地亞哥史克立普斯研究所化學(xué)講座教授翁啟惠,,在生物技術(shù)研究方面又有新的重大發(fā)現(xiàn),,使本來無法表現(xiàn)醣蛋白的大腸菌變成可以大量合成醣蛋白。
據(jù)據(jù)美國世界新聞網(wǎng)報道,,這在醣蛋白的合成技術(shù)上是一大突破,。將來可以發(fā)酵方法合成各種重要的醣蛋白,以供基礎(chǔ)研究及開發(fā)新藥產(chǎn)品,,也給基因體研究提供一新的技術(shù)平臺,。
這項新的生物技術(shù)由翁啟惠和在同一機(jī)構(gòu)服務(wù)的舒茲(Peter Schultz)合作完成,研究成果發(fā)表在這一期的“科學(xué)”(Science)期刊,。
翁啟惠指出,,很多人類及其它生物的蛋白質(zhì)往往需經(jīng)過修飾后方能表現(xiàn)功能,而最常見的就是蛋白質(zhì)與醣分子結(jié)合成醣蛋白,。大部分的人體蛋白(如抗體,、賀爾蒙、造血素,、激素及一般酵素)皆是醣蛋白,,而一般細(xì)菌及病毒(如流感、愛滋,、肝炎病毒及SARS病毒)表面的分子皆由醣蛋白所構(gòu)成,,且與其感染活性有重要關(guān)系。
醣蛋白合成技術(shù)的開發(fā)是生技發(fā)展的關(guān)鍵之一,,而目前仍沒有有效的生物或化學(xué)技術(shù)用以合成此類的復(fù)雜生物分子,。經(jīng)常用的組織培養(yǎng)方法相當(dāng)昂貴,且所得到的醣蛋白皆是混合物,,需經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜的分離過程方能制備單一醣蛋白以供研發(fā),。翁啟惠在醣蛋白合成技術(shù)上的突破,可說是后基因時代對蛋白質(zhì)功能的研究及其應(yīng)用提供一新的方向,。
人體可自行生產(chǎn)的醣蛋白,,現(xiàn)在也可以用便宜的大腸桿菌加以培養(yǎng),這項偉大的突破對開創(chuàng)各種研究和新藥產(chǎn)品均有卓越的貢獻(xiàn),,也給基因研究提供一個新的工藝平臺,,這項研發(fā)將於今天發(fā)表在世界頂尖的科學(xué)雜志(Science)。
翁啟惠是中研院院士及美國國家科學(xué)院院士,,他同時在美國圣地牙哥斯克利普斯(Scripps)研究院及中研院基因體研究中心任職,,這項成果是他和同一機(jī)構(gòu)的彼得.舒茲(Peter Schultz)共同發(fā)表,。
熟悉翁啟惠研究的中研院基因體研究中心研究員鄭義循解釋,現(xiàn)在的基因研究,,一般大學(xué),、高中生都可以輕易用基因重組的方法做出一個蛋白。例如人的基因是在人的身上才有,,細(xì)菌沒有人的基因,,但利用基因重組的方法可以容易把人、鼠,、猴子,、狗的基因放在大腸桿菌里,做出人體的蛋白,,這已經(jīng)是很簡單的事。
但是基因重組做出來的蛋白和真正人的蛋白不同,,主要不同點(diǎn)在於蛋白制造後還要經(jīng)過修飾,,修飾的本領(lǐng)大腸桿菌不會,只有人才會,,所以做出的東西不是「原裝貨」,,因?yàn)闀性S多重要的功能和原裝貨不同。
至於為何要把在人體內(nèi)制造的東西放在細(xì)菌里制造,?主要是因?yàn)槿绻@個蛋白很有醫(yī)藥價值,,人從何處萃取這麼多蛋白來應(yīng)用?如果用基因重組的辦法放在大腸桿菌內(nèi),,就可以便宜的制作,,這些都已經(jīng)成功了,只是還不是「原裝貨」,。
一個重要的原因是,,很多在人和高等生物身上的蛋白都帶有醣,蛋白是胺基酸做的,,胺基酸有二十種,,但并不是二十種胺基酸做出來的蛋白就是原裝貨,有一些地方必須加上醣的修飾和改造,,才是真正的原裝貨,。
所以第一個辦法就是制造很純的蛋白,但是無法等待七,、八天從人的身上自然制造,,如果能從人體拿出基因,不但取材便宜,,放在大腸桿菌內(nèi),,制造幾公斤蛋白都不是問題,,這就是生技了不起之處。只可惜當(dāng)前無人能讓大腸桿菌做出被醣修飾過的蛋白,,翁啟惠的工藝是個突破,,他能做出帶醣的蛋白,但這只是第一步,,將來就可以做出像原裝貨的蛋白,。
鄭義循解釋原裝貨與非原裝貨的差別。非原裝貨是因?yàn)槿梭w對於和自己不同的東西會生成很多抗體免疫反應(yīng),,人體會分辨何者是外來的,,何者是自己的,所以人才會對花粉,、粉塵過敏,。若是使用非原裝貨打在人體內(nèi),,人會生成免疫反應(yīng),。
例如癌癥病人作化療時,,紅,、白細(xì)胞會被破壞,,所以氧氣不夠,,人就累了,,如果打入一種「原裝貨」蛋白,,能夠提升紅,、白細(xì)胞增長速度,,病人自然恢復(fù)得快,如果非原裝貨,,對病人會有害,。如能從便宜的大腸桿菌制造出來「原裝貨」的蛋白打入人體,人類自然不會有免疫反應(yīng),,當(dāng)然比較安全,。
從經(jīng)濟(jì)上來說,制造紅細(xì)胞蛋白,,最著名的就是美國 AMGEN 生技公司生產(chǎn)的造血素,,使癌癥病人紅細(xì)胞制造比較快,以免因?yàn)榛煏r殺死紅,、白細(xì)胞,,造成貧血或不能抗病。這個市場產(chǎn)值數(shù)十億美元,,但他們是用復(fù)雜的方法開發(fā)出來的產(chǎn)品,,如果用簡單便宜的大腸桿菌做出來,對臺灣生技發(fā)展會很有幫助,,可以馬上和大公司競爭,。
鄭義循指出,,在可預(yù)見的未來,生技制藥都是小分子,,也有用蛋白做藥物,,可以用常規(guī)較貴的工藝來做,也可以用便宜的大腸桿菌來做,,不但對人體無害,,成本也低很多,所以不僅能解決問題,,更是關(guān)鍵工藝,,不只做紅、白細(xì)胞的激素,,也可以制做任何用蛋白來做的藥劑,。舉凡流感、B肝,、C肝,、愛滋病都可能應(yīng)用,如果用蛋白打入人體治療的,,愈像原裝貨愈好。
鄭義循粗估,,現(xiàn)今用較復(fù)雜方法生產(chǎn)的蛋白和用大腸桿菌生產(chǎn)的帶醣蛋白價格至少差十倍以上,,甚至還要看工廠規(guī)模多大,生產(chǎn)量有多少,,而這項突破的工藝并非馬上就能生產(chǎn),,也許剛開始只能少量,但只要跳過這一步,,隨後便能蓬勃發(fā)展,。
不過他提醒,有了工藝突破後,,距離制成藥物還要好多年,,一般制藥五到十年是很平常的,能賣到市場,、用到人身上更不只十年,,因?yàn)檫€要證明安全性。不過至少這是一個很大的突破,,人類可以想象後面各種藥物應(yīng)用的事,,許多疾病都可能迎刃而解。
他透露,,翁啟惠可能會帶一些實(shí)驗(yàn)回臺灣進(jìn)行,,還要臺灣生技界菁華的齊力貢獻(xiàn),,才能提升國內(nèi)生技水平和各種應(yīng)用,這也是他愿意回國服務(wù)的目的,,以創(chuàng)造未來更多應(yīng)用,。