交大生物科技系 楊裕雄教授
| WeGenius第2刊‧2001年 |
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交大生物科技系 楊裕雄教授 |
1.何謂生物晶片？它有什麼發展與用途？
2.何謂生技製藥？它將帶給製藥工業什麼樣的嶄新契機？
3.談談您研究室目前發展的實驗。（酵素是在研究什麼？）
4.酵素如何應用在生物晶片？
5.酵素如何應用在生技製藥？
因為生物晶片目前還在發展中，所以我想每個人對它定義都不太一樣，比較廣義的生物晶片可以說是一種由近代生物科技、電子及微機械等不同領域技術共同開發的產品，現有的包括基因晶片、蛋白質晶片、酵素晶片，未來甚至生物電腦或是生物方面的微機械也都算在內。生物晶片的特點在於微小化、大量化以及產業化，亦即充分運用近代科技，大大的提升效率與功能，例如晶片實驗室（lab-on-the-chip），以前一整個實驗室在做的事，現在只要一個晶片就能完成了，我們再交大已經整合生物電子、資訊與微機械方面的研究人員，共同開發生物晶片。
目前基因晶片由於專利的問題，硬體發展的空間有限，而蛋白質晶片及酵素晶片由於比較複雜，所以還有很多研究空間。至於生物電腦目前也在研究中，但有可能需要較長的時間才會有成果。此外像是諾普蘭等，能夠根據人體內環境而緩慢釋出藥物的晶片，也可以歸類再廣義的生物晶片中，這是生物科技與電子半導體這兩大目前最熱門的領域相結合的成果之一。
許多小分子的藥，可用化學合成，但是假如某些藥物是酵素、蛋白質或抗體時，化學合成就不符合經濟效益了。拿胰島素來說，以前是從豬或牛身上萃取，但是豬或牛畢竟與人類不同，因此有些人會有過敏反應。現在我們是利用細菌來製造，細菌體內本來當然不生產胰島素，這是利用基因工程的技術把人體內合成胰島素的DNA接到細菌體內，經由細菌的繁殖來大量製造，不僅量多不費時，而且做出來的物質與人的胰島素一模一樣，不會被人體所排斥。有很多藥物也都可以如法炮製。例如用銷交來產生疫苗，那大家只要吃了香蕉就不必再打針了。
也會有人擔心基因轉殖會不會對食用的生物或是環境本身造成什麼負面影響，我個人是採取比較樂觀的態度，因為自然界中生物體的基因本來就是隨時隨地都在改變的，而基因工程只是加快了改變的速度，差別比較大的是自然界中改變的方向是由環境篩選的，基因工程則是由人類為它決定了方向。比較值得注意的是，經過基因轉殖的生物會不會對整個生態平衡造成什麼影響。我們目前在實驗室裡做的數量都非常小，其中大部分也都是利用繁殖快速的細菌來做，因此只要滅菌徹底，就不會有什麼大問題。如果要在野外做實驗，界要加倍小心。
在人類及許多其他生物的基因序列被陸續解出後，現在最令人好奇的就是這些基因的功能是什麼？基因的功能就是由蛋白質及酵素所表現出來的，我們實驗室主要是做跟酵素相關的東西。酵素是一種非常神奇的東西，它可以催化一些在其他情況下怎麼樣都難以進行的反應，對近代生物科技而言，酵素的作用就像是一種煉金術，它可以把一些毫不起眼的東西，轉變成一些我們認為很有價值的物質。
我們研究的重點之一就是酵素催化反應的過程，要先了解酵素是如何去催化一個反應，一方面從各種生物中純化新活性的酵素並探討其特性；另一方面，應用基因工程與蛋白質工程的技術，從已知的酵素中創造新的酵素。應用的情形像是酵素晶片，或者是環境的變化對於生物改變的影響等等，比如說當一個生物體活在污染比較嚴重的地區，他體內也許會產生能夠分解某些特定物質的酵素，根據這些研究我們可以反過來推得生態環境變化的過程。其它還有工業用途，由於酵素本身的不穩定性，傳統上是很難運用在工業上的，但現在的生物科技卻能經由基因工程來穩定酵素本身的性質。
在前面談的生物晶片中，也提到了酵素晶片，目前我們在進行一個研究計畫，是要將酵素反應與感光晶片結合，做成生化晶片，揪來可以把一連串的酵素反應放在晶片上，這無論在檢驗上，或者藥物篩選甚至醫療上都會有很大的用途。在未來的生物電腦中，酵素也可能被當做電腦元件中的一部分，甚至所需要的電力，也可以用酵素發電。
酵素的應用非常廣，在日常生活中可能化妝品、洗髮精，甚至牛仔褲的纖維處理都會用到酵素酵素本身也可以當做藥物，如蛋白質水解酵素可以用來疏通被阻塞的血管，而許多酵素在生技製藥上，是新藥研究的目標，希望能尋找初期抑制劑，酵素也可以用還合成各種藥物或其衍生物。不僅是酵素，這整個生物科技的領域就像是一座寶山，當大家都進入寶山，只有具備了基本知識的人才不會空手而回。
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