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生物精煉「金」字塔

清大研究團隊張大慈教授(左二)、曾晴賢教授(右一)與嘉大「鱟博士」楊明哲(右二)。
清大研究團隊張大慈教授(左二)、曾晴賢教授(右一)與嘉大「鱟博士」楊明哲(右二)。

國際超夯動物明星多莉、尼莫現在都可以在台灣復育,可說是另類的台灣之光。

成功繁殖藍刀鯛、小丑魚的技術,可望降低水族貿易市場衍生的海洋生物資源過度耗損的窘境,以及以往備受詬病使用氰化物毒魚的生態浩劫。同時可利用繁殖量產技術移轉給觀賞魚繁殖廠商,不但可進行海洋生物復育,減少海洋生態破壞的壓力,還可以創造龐大的生物經濟利益。

這就是生物科技最大的魅力,在於常常能化腐朽為神奇,平地起驚雷,甚至從人類最不起眼的資源上,創造無限的可能和輝煌業績。

生物經濟引起廣泛的關注(參見本刊2015年6月號封面),生物資源作為人類生活和生產的物質基礎,但生物資源的承載能力和人類需求間的矛盾也同時日益尖銳。

目前,人類60%以上的生物技術成果應用於製藥工業。

以海洋資源為例,根據統計,自1972年以來,科學家已經從海洋生物中分離獲得新型化合物超過3,000多種,其中2,000多種具有各種的生物活性,並在這些活性物質研究的基礎上,開發出新型藥物。

如海洋生物酵素已臨床應用於治療類風濕關節炎、心肌缺血、視網膜損傷及抗衰老、防癌等;美國國家腫瘤研究所每年篩選1500種以上新的海洋抗腫瘤化合物,已有多種包括DideminB、Bryostatin 4等成熟的活性物質進入臨床試驗。

已廣泛被使用的膠原蛋白、活性鈣(Active Absorbable Calcium)、海人草酸(digenicacid,C10H1504N)、頭孢菌素(cephalosporin)、褐藻酸鹽、角叉膠(carrageenan)、阿糖腺甘(Adenine Arabinosid,Ara-A)、魚肝油、巴丹殺蟲劑(Cartap) 等,創造的經濟收入已無計可數。

生物資源的百寶箱將被打開,並可以完全被檢視其價值,生物精煉出「金字塔」,從高值到低值,可以製成藥品、化學用品、食品、飼料、肥料、燃料、能源等,對人類社會產生的作用,遠遠超過資訊技術。

復育「鱟」 金門成國際聖地

清華大學生物資訊與結構生物研究、國際知名櫻花鉤吻鮭保育學家曾晴賢教授,被新任金門縣政府特別聘請擔任顧問,國共史上砲烽之地的金門,正積極轉型為「生物資源、循環經濟」建設,金門縣水產試驗所已經設置了野生「鱟」復育基地以及「水瀨生態與收容中心」,成為國際保育界朝聖之地。

有「灘地上活化石」之稱的鱟,正是生物「金」字塔典型的例子。

目前,全台只有金門與嘉義仍有野生鱟族群分布。嘉義大學生物資源系暨研究所博士後研究員楊明哲,是台灣屈指可數的「鱟博士」。他為了推動鱟的科學、復育與生活應用,更是想盡創意,在一張以鱟為圖設計的文件夾上,把鱉的經濟利用價值展現無遺。

楊明哲說,鱟給你吃好、穿好,因為鱟殼富含甲殼素可作為人工皮膚、抗菌襪子、健康食品材料;鱟的卵是生態鏈的重要物資,因為候鳥就是靠著吃鱟卵補充千里飛航的營養;大家看電視也要感謝鱟,科學家從鱟的眼睛原理改善了電視的解析度;最重要的是,鱟血會救你一命,鱟血試劑可以偵測醫藥疫苗是否含有細菌內毒素。

鱟血每公升約值1萬5,000美金,因此有「藍金」之稱。金門對岸的廈門鱟試劑廠,於1995年就開始批量生產特異性東方鱟試劑 (TAL kit)。

但抽取鱟血會導致鱟隻2%至3%的死亡率。中國將鱟血全部抽乾,然後把鱟賣到餐廳,再把殼送去做甲殼素,加上海岸線商港過度開發,一部「護鱟運動」的紀錄片──「刪海經」裡,為鱟返鄉金門的「鱟長」洪德舜說:「和平的鐘響,卻成了鱟的喪鐘。」

「藍金」跨領域整合型研究計畫

但生物技術又在此扮演了峰迴路轉的關鍵作用。

清華大學張大慈教授研究團隊與金門縣水產試驗所簽署協議,結合了黃貞祥、藍忠昱、蘇志哲等多位教授及邱政洵醫師,同時從生物保育、基因工程、蛋白質結構及臨床應用,共同合作進行一個國內首見的跨領域整合型研究計畫。

清大研究團隊透過創新基因工程技術,嘗試在抽取鱟血,萃取鱟的蛋白質變成「鱟素」後,進一步找出產生鱟素的這一段基因,再植入作為載體的大腸桿菌,利用大腸桿菌每20分鐘分裂1次的「複製」能力,來提高鱟素的製成產能,以藉此減少鱟隻抽血次數和死亡率。

團隊進一步以尖端物理、化學及分子生物方法探討鱟醣分子rHPL之結構、功能與機制相關性,並與臨床醫師合作研發rHPL於致病菌檢測及抗菌劑等應用。

研究已證實,rHPL可抑制綠膿桿菌之生物膜形成,可凝集綠膿桿菌並抑制其感染人類細胞。

綠膿桿菌是一種伺機性感染病原菌,能伺機感染人體任何部位,一般影響肺部及泌尿道,或造成燒傷、傷口及其他血液感染,如敗血病、肺炎。院內感染的病症有10%都是由綠膿桿菌所導致。

更重要的是,在抽鱟血的同時,金門水試所會進行鱟隻晶片植入手術,做為未來幼鱟放流後續追蹤,有助於對鱟群生活範圍、生態評估的進一步了解。

曾晴賢表示,「開發生物資源,保育、復育一定要同步進行,才有源源不絕的生物循環。」他也期待,在仍有野生鱟族群廣泛分布的金門,這項研究合作能樹立全新的科技里程碑。

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  • 環球生技 2016-10-24
關鍵字: 生物研究金門物資資源
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