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我翻了 等待的煎熬 的牆

陳俊榮

國家同步輻射研究中心 研究員兼科學研究組組長

1989 年畢業於清華大學物理系,1991 年畢業於清華大學生命科學研究所,於 1999 年獲得美國匹茲堡大學結晶學博士學位,隨即進入美國喬治亞大學生物化學與分子生物系擔任博士後研究員,於 2001 年受邀回國家同步輻射研究中心從事研究教學工作,現為國家同步輻射研究中心研究員兼任科學研究組組長,以及清華大學物理系與成功大學生物科技研究所合聘教授。

創新發展蛋白質結晶學新方法,利用先進同步輻射光源,來研究生命科學、醫學、農漁業相關重要蛋白質之立體構造與功能之關係,提昇應用價值,如病毒、細胞膜蛋白質、藥物設計等。

致力於科普知識的推廣,曾參與電視台與科技部製作專輯節目與科技影片,以及撰寫科普文章和專欄。研究成果屢獲國內外各期刊、媒體、學術網站的刊登介紹。

【 找出「石斑魚感染死亡事件」兇手真面目與行兇手法?靠柯南也沒用,要靠台灣光子源! 】

肉質鮮嫩的石斑魚美食人人皆愛,是桌上常見的佳餚。台灣擁有先進的養殖技術且優越地理環境,素有「石斑魚養殖王國」的美稱,每年石斑魚的產值名列世界第一,而產量位居世界第二。然而,近年來卻經常爆發石斑魚感染的疫情,只要有一隻石斑魚受到感染,整池魚就會在短時間大量死亡,造成養殖業重大損失。

這個肉眼看不到的無形兇手是誰?

過去科學家是拿著放大鏡或顯微鏡來緝凶現形,現在有了台灣光子源這個超級手電筒與跨越奈米級微鉅鏡,可以把我們的視野縮小到比蟻人還小一億倍的尺度去做細微觀測,尋找線索。

講座將以深入淺出與科普的方式,陪著被縮小到原子等級的您,一步一步抽絲剝繭地探尋「石斑魚感染死亡事件」兇手的廬山真面目與行兇手法,使之無所遁形,並告訴您在辦案時的所遭遇的困難瓶頸與歷程。同時也帶您遨遊在美麗蛋白質晶體之萬花筒世界,探索我們身體中擔任第一線生命功能執行者的蛋白質面貌,體驗各式各樣有趣的生命現象。

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  • 文/李瑋倫,臺大資管研究生,興趣是騎 Ubike

台灣光子源實驗設施位於新竹的國家同步輻射研究中心,而這次的講者陳俊榮,正是在裏頭服務的研究員之一。他告訴我們,整座設施占地廣大,而裏頭的實驗室更是密密麻麻。除此之外,他也笑著說:「台灣光子源設施一圈有五百多公尺,實驗做累了還可以在裡面散步,下雨天也不用出去,在裡面就可以運動。」

而這次陳俊榮所要分享的題目,正與他以台灣光子源來分析的研究有關:石斑魚感染。他說道,如大家所知,石斑魚的肉質相當美味可口,其衍伸的經濟價值也十分龐大,如果坐飛機越過台灣南部上空,更可看見一池一池的養殖魚池,由此可知,這項產業的規模絕對是不容小覷的。

石斑魚的致命危機?

陳俊榮告訴我們,石斑魚的生長週期分為種魚、卵、三點黑、發翅、白身苗以及成魚,而在石斑魚苗從孵化開始至四十天之內,很常容易受到某種病毒的感染,造成神經系統的壞死。一旦被感染,魚苗或稚魚就會開始呈現翻肚或是懸遊的狀態,而其死亡率更高達九成。不只如此,一旦一池裡有幾隻中標,其他隻幼魚也很容易遭受到感染,在以前,這樣的事情發生之後,漁民幾乎束手無策,只能看著整池的石斑死亡,造成經濟上龐大的損失。

這樣如此致命的神經壞死病毒,大小大約只有三十奈米,眼睛並沒有看見,然而,就算放在電子顯微鏡下面看,也只能看到稍微的輪廓,並沒有辦法很清楚的看出到底外觀是怎樣的形狀。然而,在這樣的情況下,正是台灣光子源最能派上用場的地方了。

台灣光子源如何找出關鍵因素?

陳俊榮表示,病毒裡面的結構是由原子組成,只要我們能將我們自己想像成原子的大小去看,就能夠觀察出到底病毒會是長什麼樣子,而利用台灣光子源,我們就能做到這件事。首先,我們需要將病毒的原子排整齊,之後就可以藉由台灣光子源,將 X 光打在病毒的蛋白質晶體上,而這些繞射點,蘊含了原子中電子的重要訊息,如此一來,透過 X 光的繞射圖,我們就可以來得到病毒的形狀以及結構。

而陳俊榮也告訴我們,在經過了台灣光子源繞射圖的分析之後,發現,這個感染石斑魚的神經病毒分子其實只是一個蛋白質的球殼,這樣的球殼是由一百八十個晶體所組成,而中間保存了病毒的 RNA ,外部突出的顆粒則是用來攻擊石斑魚細胞的地方,並且可以辨別不同石斑魚的細胞。

而石斑魚神經壞死細胞結構這樣子的發現,也在去年底以「 石斑魚大量死亡解謎,研發疫苗有望」斗大的標題被刊載在新聞媒體上,其對於未來石斑魚養殖產業也勢必帶來十分巨大的影響。

透過了解蛋白質結構這樣的方式,我們就可以知道,蛋白質如何組成特定的形狀去攻擊細胞,或是產生一些對人體有益的影響。陳俊榮舉例,就像我們平常喝牛奶時裏頭的乳球蛋白,我們就可以透過它長什麼樣子,來模擬出其攜帶維他命 D 的方式,促進人體的健康;而對於傷寒沙門氏桿菌,也是因為透過知道它的結構,來模擬出其將抗生素及毒素排出菌體外的方法。

最後,陳俊榮表示:「這些關鍵的蛋白質結構,對於人類醫療上的貢獻實在是十分的龐大。」

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