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他由翁啟惠帶領進入醣世界,在台灣開創一片天—中研院醣分子專家吳宗益專訪——《科學月刊》

作者/ 許雅筑|《科學月刊》編輯,臺灣大學動物所碩士。理想是用平易近人、充滿樂趣的方式把科學傳達給大眾。

 

專心致志做自己喜愛且擅長的事,並獲頒美國化學會醣科學「年輕研究學者獎」,這個和生物題材息息相關的化學獎項,標誌著吳宗益從化學踏足到生物領域的初步成功。「其實是巧合。」吳宗益帶著親切的笑容,侃侃而談他投入醣科學研究的歷程。事實上他在高中性向測驗的結果適合文組,他說,當時自己的確對數學不在行,但台中一中大多數班級都是理組,因此吳宗益在選組時有些猶豫,後來跟導師討論後,才決定唸第二類組。但他很快地就在高二的化學中找到興趣,不論是課堂上的聽講,或是在自然科學研習社裡的實驗,都很喜歡,「我那時就很喜歡做菜,做有機化學實驗的感覺尤其像在煮菜一樣,非常有趣」。

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美國化學會醣科學「年輕研究學者獎」證書。

從有機化學啟蒙,在合成中悠遊

填大學志願時,吳宗益篤定地都填了最愛的化學系,也順利的進入交通大學應用化學系,在那裡他遇到了研究的啟蒙者──吳獻仁老師。吳老師的有機化學課程很精采,在大二升大三的暑假,他與許多同學都找吳老師做專題研究。然而要忍受實驗中硫分子所散發的惡臭實在不容易,「過了一個暑假,十個人跑掉了七個。」但吳宗益繼續堅持,加上遇到很好的學長帶領,努力了兩個暑假,他們終於合成出結構像藝術品般的籠狀化合物。

之後吳宗益繼續在交大應化系唸碩、博班,一路也都是在吳獻仁老師的指導下,持續合成這類像籠狀、碗形的化合物,期待它們的特定構型,可以作為捕捉金屬離子的武器。吳宗益在升碩二時成功設計合成出一個化合物,本想多做些延伸的課題後再發表,沒想到過幾個月後,同領域的印度學者也說合成出類似的東西了,為了搶得先機,他們等不及完成後續研究,只能趕緊投稿至國際期刊。這次經驗,讓吳宗益體會到研究的競爭性與即時發表的壓力。

在博士班時期,指導教授給他很大的自主空間,「我喜歡有自己的想法,可以自己設計實驗去做出來。」他去清大修習汪炳鈞老師的高等有機課程時,從臭氧裂解後結合氨水的反應中得到啟發。回去做實驗後,他成功的把籠狀化合物五個端點上的氧置換成氮,之後還能再置換成硫,等於可隨心所欲地改造。不過最後測試這些分子卻一點也沒有金屬結合力,原來這些碗公狀的分子在反應過程中,就像收納碗盤一樣自行堆疊起來了,變成了柱狀結構,甭論去抓離子。雖然這個意外的結果讓他感到些許挫折,不過他的確創造出來很多分子,「那時把分子合成出來,其實就已經很興奮了。」他打趣回憶說,「我每次一做出來就回家跟老婆講:『發了!做出來了!』」

從生物找問題,向化學找工具

生命現象中有許多問題等待人們克服,有時得從其他領域找解法。吳宗益說,生物和化學兩個領域是息息相關的,「我們從生物方面去找問題,當要解決問題時,常常需要化學的工具,唯有化學才能創造分子出來。」2000 年吳宗益博士畢業後到了中研院服國防役,他幸運地進到化學所翁啟惠(現任中研院院長)的實驗室,自始進入生物學的領域。沒想到翁啟惠對吳宗益的第一個問題竟是:「你博士班做這個要幹嘛?」翁啟惠接著告訴他,研究工作不能單只考慮有不有趣,因為研究生涯有限,應該要慎選能發揮最大貢獻的題目。這段談話對吳宗益猶如醍醐灌頂,「我開始感覺(研究這件事)好像不太一樣了。」

化學所中有豐沛的資源,而翁啟惠的領導風格也是讓下屬擁有自主性,喜歡自己發想的吳宗益在那裡如魚得水。2003 年臺灣爆發SARS 疫情,深切讓他感受到生物研究的重要性,那時翁啟惠是研發抗病毒新藥的計畫主持人,實驗室匯集了從全國各地提供的藥物等待篩檢,甚至連民間的祖傳祕方都有,藥品堆積如山!吳宗益接下這項任務,開始處理藥品,過著天天與藥為伍的日子,經由當初任職於三峽預防醫學研究所的中校詹家琮的幫忙,他最後篩選到可用的藥物,也將研究成果發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。這就是他第一篇與生物學相關的論文,他直言:「真的寫得很痛苦!」但他因此開始涉略到應用性的研究了。

退伍後吳宗益到美國的斯克里普斯研究所(The Scripps Research Institute)做了兩年博士後研究,2006 年他回國進入中研院基因體中心,開始深入參與許多生物學研究。他從疫苗相關的題目,接觸免疫學,了解細胞膜上的分子構型深深影響生理運作,進而關注在醣分子的研究上。

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一醣一世界

醣類在人體內除了供應能量之用外,其實它本身的複雜結構還有著更多的生理角色,醣分子是細胞辨識的標記,也影響著細胞傳遞訊息,也因此醣科學在近年成為一個蓬勃發展的學門。

目前醣化學領域的兩個重要問題包括:一、演化上越高階的生物體醣化的方式越複雜,並花費很大的能量合成與修飾醣類,顯示醣化與生物體的功能演進高度相關;二、癌細胞表面醣類的構型和正常細胞的不太一樣,它們有哪些影響?

鑽研了近十年,吳宗益認為醣化學領域中未知的問題仍然很多,「在我接下來幾十年的研究工作裡,我能夠解決這裡面的一、兩個重要的問題,那已經不簡單了。」因此並未想到再轉向去研究其他的問題。

沒想過要出國,就是留在臺灣

吳宗益碩士班畢業時就結婚了,也因此他沒想過出國攻讀博士學位。他笑說:「那時候只是怕考不上研究所。」一心一意的就是要留在臺灣好好完成學業。雖然他之後到了美國做博士後研究,因為是領取公費補助,兩年後也必須回國。吳宗益說會留在學術單位是由於喜歡做創造性的工作,所以不考慮進入大多在改善製程、做固定產品的工業界;又因為比起教學他更志在研究,於是最後進入中研院。

吳宗益所受的研究訓練幾乎是在國內養成,問他臺灣研究環境跟在國外兩年所見有何差異?他覺得中研院的硬體設備其實更好,「最大的不同,是想問題的角度,臺灣學生自己想題目的動力較少。」通常學生都全盤接受老師分配的題目,或許是學生太「尊師重道」,不太敢反駁老師。「在國外看到學生和指導教授爭得面紅耳赤,是稀鬆平常的事。」在「探討問題」面前,人人的地位是平等的。他很認同許多好的研究其實也不是原先所意料的樣子,有了懷疑和不斷改變策略,或許會有更好的發展。

就國內外博士的程度差別來說,吳宗益認為在英文能力上難免有落差,但這是可以克服的,如有參加國外研討會或國際合作的需求,就會去增進練習;另外現在資訊發達,可以透過網路了解各地學者的研究內容,並與他們溝通聯繫。所以待在國外和國際觀沒有直接關係。他覺得有志學術研究不一定要出國,而是個人適性選擇,例如日本因為國內有很完整的學術訓練,學生就不太會選擇出國,因為留學歸國的人有時候反倒不容易融入已自成體系的學術圈。吳宗益認為:「你在選擇題目時,怎麼去看問題,會比較重要。」訓練找到重要問題的能力,比單單「在國外待很長的時間」還有用。

怎麼選擇重要的題目?

在中研院裡,他很推崇一個稱為「mentor system」的制度,這對年輕學者很有幫助。院內的研究人員,每隔一段時間就能與國內外頂尖的學者討論所從事的課題,甚至會受到嚴厲的批評,但這樣的過程能夠適時的提醒年輕研究者投入的方向與策略,不會一個人埋頭鑽牛角尖。就像他和翁啟惠討論時可得到很棒的啟發,讓他在醣研究上一路挺進。

從化學到生物領域,等於進入一座新的、龐大複雜的知識寶山,吳宗益不可能一下子全部吸收,他的方法是先從一個點開始,例如針對某種疾病,找出相關的醣分子將之合成出來,確定結構之後再往回推究原因,看看實際上哪些相關機制出了問題,以此來解析問題會稍微簡單一些。

談到獲得了醣科學「年輕研究學者獎 」,吳宗益覺得獲獎固然是榮譽,但「好像沒有那麼大的差別」,因為從獲獎前到獲獎後,他依然是不斷的在醣科學領域努力!不過他想這可能有鼓舞國內年輕學者的作用吧,一般他們較不敢主動申請國際獎項。其實不用妄自菲薄,當初也是翁啟惠建議他主動申請這個獎項的,主動出擊就可能有機會。

基礎與實用之間

政府推動國內生技產業的計畫進行十多年了,問到吳宗益如何看待國內生技產業,他表示相當樂觀,認為熱度持續在加溫中。就如他們實驗室所研發的東西很多都有專利,而且不少技術已轉移給能夠承接的生技公司。但在許多實驗室紛紛以技轉為研究目標的同時,吳宗益也提醒,研究人員不必一窩蜂追求熱門主題,基礎的研究還是需要有人做,研究只要有價值就會有產出。

高中生選大學校系也是,他建議還是要依照自己的興趣。吳宗益雖然對數學苦惱,但兒子對數學卻展露出興趣和天分,他納悶說:「不曉得他自己怎麼弄會的?」他鼓勵兒子朝自己喜愛的方向發展,如果不確定要唸哪些應用性質的科系,就選數學系也不錯。「基礎科學就像練武功,練好內力,其他的招數也很容易能練成。」吳宗益舉例就像是《金庸》裡的張無忌先練成了九陽神功,才會在短時間內練成乾坤大挪移。他贊同有些大學推行大一、大二不分系的學制,不一定早早就要下決定選系,多體會之後再轉換跑道發展也可以。

他等待學生,太太等待他

吳宗益目前的研究人力大多是博士後研究人員,他解釋大學因為擔負教育的義務,所以研究主力是學生;但中研院是研究單位,所以希望是已受過訓練的人員加入。他帶領部屬的方式,一如他過去的老師,也是給予一個方向,然後等待,沒有太多限制,最後再看看他們需要什麼幫助。他建議研究生衡量自己的能力和興趣選擇實驗室,如果是個性較被動的人,跟著小實驗室的新老師一步一步地做研究,能夠學到很多;而大實驗室的老師大多很忙碌無法親自指導學生,但有充裕的資源,適合能自主做研究的人。

吳宗益做合成化學所投入的時間非常多,他懇切的說,研究人員必須要耐得住做實驗的寂寞與結果不如預期的挫折。事實上,吳宗益很乾脆的承認自己在家庭與研究間沒有達到平衡,他語氣有點抱歉地認為,自己撥給太太的時間沒有很多,「我太太說跟我談話還要抽號碼牌──而且都是最後一號。」雖然沒有言明,但可以想見吳宗益感謝太太的體諒,並做為他最強大的後援支柱,讓他能夠無後顧之憂的在研究領域中不斷前進,探索化學的美好。

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〈本文選自《科學月刊》2016年3月號〉

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