【人物專訪】與計算共同漫遊於分子生物之間——專訪朱智瑋

●11/23 朱智瑋老師主講:「計算生物的見與思」點此報名

採訪、撰文|廖梓甯

大家都聽過alpha go — 近年來打敗棋王的電腦圍棋程式。那麼alpha fold呢?恐怕較少人聽過,去年底,google推出alpha fold電腦蛋白質結構預測程式,著重在預測序列與蛋白質構型的關係。利用過去細胞生物學家、化學家及各大研究領域所建構的蛋白質構型與序列關係,將其訓練成今日的alpha fold,能夠將未知的序列整合並推導出完整的蛋白質構型。聽起來是一門很厲害的技術,但是跟我們有什麼關係呢?就讓我們藉著認識計算生物領域中的翹楚——朱智瑋教授,來更多認識生物與資訊上的重要連結。

●巧遇生物

大學及研究所階段就讀化工的朱智瑋教授,是如何踏入生物領域?又如何成為至今熱愛生物的研究者呢?一切可追溯至朱教授唸博士時的研究。當時朱教授對於分子模擬這領域有興趣,因而進入一位做分子模擬教授的實驗室。

當時朱教授的老闆與另一位生物專長教授合作,共同研究氧化機制及發酵相關題目,朱教授因此接觸到蛋白質被氧化的機制,進而開啟基因序列的研究。最終,接觸到與序列運算綁在一起的計算生物。進入到生物領域後,發現自然界中的生物機制及反應,和蛋白質構型及序列大為相關,這樣的生物奧秘,點燃朱教授心中對生物的熱情及渴望探索的動力。

●從國術中認識系統生物

除了研究之外,朱教授對於國術也略有研究,從高中開始加入國術社,在臺大唸書時,也熱衷於練國術,調養身心與重建思緒。其中最有趣的部分,大概就是國術中領略的系統生物概念,國術的每一個手部動作及步伐,甚至踢擊,都需要全身的調控。藉由運氣及肌肉牽動的機制,致使我們一吸一吐都在全身的系統之中,就如系統生物的概念一樣,top-down思考所發生的現象,並研究背後的機制,環環相扣交互影響。系統生物便是這樣的吸引朱教授,研究和興趣相連,聽起來是多麽的令人興奮。

●挑戰中成長

在MIT(麻省理工學院)念博士肯定不是件輕鬆的事情,如此智慧密度高的學校中,做研究的壓力非常大。除外界壓力,朱教授也不時因未達自我期許而失落。但,他沒有放棄,秉持著堅持不懈的精神、不停的突破舒適圈,從學術上的不獨立到能自主追求學問的深度廣度,從學術上的不成熟到擁有科普組織架構統整的能力。這些成果絕非輕易達到,是在每一天研究中思索進步的過程,是每一天花時間思考的反饋。

博士後研究到找工作的過程中挑戰倍增,博後研究需要專注於短時間的研究成果。如何選擇能快速展現成果的題目及適當的研究方法,是非常重要的課題,否則會一直卡在博後的研究過程中,而無法為職場擁有良好的準備。找工作期間是朱教授非常珍惜的一段時光。

最終,朱教授接受了加州柏克萊大學的任教機會,在異鄉擔任教授亦是另一種考驗,不僅要吸引學生來做研究,也需要自行尋找研究資源。擔任教授期間的各種挑戰,也使朱教授更多體驗人生,一步一步帶領他成長至今。在美國各大學間穿梭的過程中,領略美國各處文化的洗禮,在文化大熔爐下的多元發展,看到許多歷經困難卻勇敢奮鬥的例子,也遇見突破一般思維的學生,每個人都是如此的獨特。

人生中各個階段,縱然有許多挑戰,朱教授選擇積極回應這些挑戰,勇敢往前邁進,不懼怕的態度,促使朱教授在研究生活及文化的壓力下,闖出一片天。

●生物分子模擬與吸引力

那麼朱教授熱衷的「生物分子模擬」跟「計算生物」到底是什麼?其實這兩樣是緊密相扣、相輔相成的。生物分子模擬,簡而言之就是模擬生物體內的機制、生物運作的方式,其中最多的就是蛋白質構型變化及蛋白質在機制中扮演的角色。

蛋白質本身是非常複雜的巨分子,由許多氨基酸以不同的方向、鍵結折疊在一起,參與細胞活動及多種催化反應,是人體生物機制中不可或缺的一環。計算生物就是用在分析蛋白質的構型變化及機制發生的位置,由於大部分蛋白質都是在結晶狀態及特殊情境下被純化分離出來,因此我們若想找到蛋白質在人體機制中的構型變化,便需要靠計算與模擬來達成。

另外,蛋白質的構型變化在藥物製作上也有相當大的影響,小分子藥物接的鍵結,若是會影響到其他機制的位置,便會帶來人體一系列的副作用。如果我們能在設計藥物上,運用計算及模擬出的特定鍵結位置,提高藥物專一性,將能提升藥效及降低副作用。

●計算生物的未來與人才

計算生物是如此有趣的一門科學,它的未來是什麼?研究發展及應用層面是否能在社會上有貢獻及益處呢?其實,計算生物與我們息息相關,每個分子的構型變化,都可能是新藥的契機;每個機制的預測,都可能成為下個諾貝爾獎。

然而,在資訊爆炸的時代中,我們如何找出適當的資料去做分析,及判斷擁有的資料能有什麼貢獻,這些都是非常重要的能力,也就是所謂的跨領域人才。尤其在計算生物領域裡,不只牽扯到生物,也和程式邏輯、數學運算,未來甚至走入工程應用時,都需要整合型人才。

因此,計算生物肯定是一門很有未來,也能為人類帶來新頁的研究技術。但,你準備好了嗎?

 

●11/23 朱智瑋老師主講:「計算生物的見與思」點此報名

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