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2016-11-30
生科系酵素達人李冠群 賦予蛋白質多元樣貌
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李冠群任教於師大生命科學系,蛋白質工程為其專長之一。 照片來源:經濟日報
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看似冷門的酵素與蛋白質工程,過去僅見生命科學、生技或微生物等領域的專家投入,但由於各界對生技醫藥產業投以更多的期待與關愛,使得酵素與蛋白質由冷轉熱、快速升溫。國立臺灣師範大學生命科學系教授李冠群在此領域鑽研多年,並多方進行產學合作,建立權威的地位。Google一下「李冠群」,便能找到許多發表過的專業論述及網軍的討論文章,足見火紅的程度。

李冠群表示,從基礎研究的角度來看,蛋白質的性質與其結構有關,蛋白質基因工程可基於特定需求,改變蛋白質的結構。蛋白質工程與生活密不可分,但一般人卻所知有限,以廣泛用於食品加工的海藻糖為例,自然界的含量非常少,但廣泛分布在細菌、真菌、昆蟲、菇類、無脊椎動物及植物等生物體。

他表示,在生物體中已發現海藻糖可由五種生合成途徑藉由酵素方式來合成,其中二種具有商業價值,可以藉由蛋白質工程酵素來大量生產海藻糖、降低成本,以取代早期酵母萃取的方式。

海藻糖在醫療領域也可能發揮重要的效果。李冠群說,海藻糖是很好的蛋白質保護劑,在醫療及其他領域的潛在市場極為可觀,但尚未出現以海藻糖製成的藥物。從實驗室進行的動物或細胞模式試驗顯示,海藻糖在改善腦細胞的蛋白沈澱具有成效,這對吸引更多專家探詢以海藻糖治療腦疾病的可能,是一大鼓舞。

酵素或稱酶,本質上也是蛋白質,市面上有許多酵素食品,是以微生物發酵的食品,與真正的酵素有別,也是民眾普遍的誤解。

酵素在食品、化學等工業是重要的催化劑,例如,脂肪酶在製造生質柴油就扮演重要的角色,目前工業界製造生質柴油是採用化學催化高溫製程,既消耗能源又會製造工業廢水,會對環境造成重大衝擊,而新一代的酵素製程方法則可避免上述的問題,製造出友善環境的「綠色生質柴油」。至於消化道的酵素,主要有澱粉酶、蛋白酶及脂肪酶,坊間不乏結合這三種酵素的保健產品,以技術角度來看,難度最高的酵素技術是利用基因工程,改變或改進其特性,例如,提升酵素的耐熱性、酸鹼性及改變受質專一性。

李冠群看生醫發展 肯定蛋白質基因工程潛力

生技醫藥產業列為政府「五加二」產業創新方案推動重點項目之一,勢必引起生醫業界的躍動,促使更多學界專家與業界更正向交流。這股愈來愈盛的「產學合作」風潮,市場大多正向看待,並認同在產學串連下,有助於加速研發,以及將成果推向商業化應用。

生技醫藥產業的範疇至廣,概略劃分為製藥產業、醫療器材產業及應用生技產業三大領域。台師大生命科學系教授李冠群在生醫領域鑽研多年,不論是環保議題、食安問題等都有深入研究,期望能以自身所學提出健康自然的生技解決方案。以下是採訪摘要。

問:什麼是蛋白質基因工程?

答:從基礎研究的角度來看,蛋白質的性質與其結構有關,蛋白質基因工程可基於特定需求,改變蛋白質的結構與功能。蛋白質工程與生活關係緊密,但一般人卻所知有限,其實,許多生技醫藥產業都與蛋白質密不可分,例如酵素就是一種具有催化能力的蛋白質,可以應用在食品、醫藥、化工與環保等工業。以我多年投入海藻糖轉化酵素研發為例,可以藉由蛋白質工程技術研發出功能更佳的酵素,將低價麥芽糖轉化為高價海藻糖,這種屬於自然而非化學合成的轉化過程,在市場高度食安意識下,可令消費者安心,加上能創造10倍以上價值,深具商業價值。

問:蛋白質基因工程在環境保護的可能貢獻?

答:酵素反應通常是在溫和的條件下進行,不需要高溫或高壓、也不需要在強酸或強鹼條件下進行,所以是一種符合低能耗、低汙染的環保過程,是未來綠色工業的趨勢,蛋白質基因工程在此趨勢中便扮演關鍵的角色。

以生質柴油的生產為例,這種符合環保的再生能源,目前仍以不符合環保的高溫、強鹼製程來生產,如果能以酵素來催化製造生質柴油,則更能符合友善環境與永續利用的原則。蛋白質基因工程能幫助提升酵素的催化效率,以及降低酵素的生產成本。此外,另以酵素在清潔劑的應用為例,清潔劑中添加酵素除了可以增進洗淨效果之外,更能減少化學清潔劑的使用量,減少清潔劑對環境的衝擊。

問:您畢業於陽明大學生化所,談談教學生涯及對未來生醫產業的想法。

答:師大生命科學系、陽明大學生化所畢業之後,先在中研院進行博士後研究,後來先後於銘傳大學生物科技系與台師大生命科學系任教,做研究已超過20年,可以說大半輩子都待在實驗室。

從技術、人才與資本等條件來看,台灣確實適合發展生技醫藥產業,目前的確看到了生醫相關議題被重視,也激發了國內生技業蓬勃發展,為最具潛力的未來產業。企業對於研究型的高端人才需求殷切,對我個人而言,未來如果有不錯的題目,可將專長盡情施展,應該會積極把握。

資料來源:經濟日報 翁永全

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