當年今日

李嘉誠捐錢│香港大學收1億元引入諾貝爾得獎技術 低溫電子顯微助製藥緩解糖尿諸疾病

蘋果日報 2020/09/24 00:03

李嘉誠諾貝爾生物電子顯微鏡科研

李嘉誠基金會捐錢助港大引入諾貝爾得獎技術

李嘉誠基金會早前支持香港大學李嘉誠醫學院成立「低溫電子顯微設施研究中心」,捐出1億港元。聽到低溫電子顯微(cryo-electron microscopy,簡稱Cryo-EM),或許大家一時間沒有頭緒。其實這種在2017年取得諾貝爾化學獎的技術,可說是結構生物學的一大突破。硏究人員在此技術下可清楚觀察高解像度的3D蛋白質結構,有助未來研發藥物生產和設計,令藥物可更針對性治療如傳染病、癌症、糖尿病、腦神經退化障礙、心臟病等疾病。2015至2016年間寨卡病毒一度威脅全球,2016年美國印第安納州普頓大學(Purdue University)便使用了低溫電子顯微來觀察寨卡病毒結構,了解其蛋白質跟患者體內其他化合物的相互作用,找出蛋白質中的藥物標靶,繼而有效地運用在設計藥物的層面。
近數十年間,科學家一直為硏究如何更清晰地觀察生物分子。早在1950年代,X射線晶體學(X-ray crystallography,簡稱 XRC)面世,科學家利用X射線照射結晶後的生物分子,再經過計算,從而推算出生物分子晶體的結構,可是此技術只局限於觀察部份蛋白質。而核磁共振光譜法 (Nuclear Magnetic Resonance,簡稱NMR) 則只限於觀察較小的生物分子。而過去一直採用的電子顯微鏡,以高解像度觀察生物分子,不過觀察需在高空環境下進行,高強度的電子束亦會令生物分子變質,而低溫電子顯微技術,便正能解決此方面的問題。
因低溫電子顯微技術Cryo-EM而取得諾爾化學獎的蘇格蘭學者韓德森(Richard Henderson) ,他利用留在細胞膜內的菌紫質(bacteriorhodopsin)不易因真空環境變形,且在液態氮的冷凍環境下樣本不易受到電子束破壞的特性,以電子束觀測菌紫質。
為了保護被觀察的生物分子的結構,團隊另一位學者杜巴謝(Jacques Dubochet)想到先把液體樣本鋪附在金屬網上而形成一層薄膜,再將薄膜浸入攝氏負190度的液態乙烷。那樣本中的水便會變成「玻化水」(vitrified water)(即令水形成無結晶的玻璃化狀態),令科學家可更作清晰的觀察。
團隊中另一名成員法蘭克(Joachim Frank) 更設計出一種演算法,把原本排列角度是隨機的生物樣本以不同角度拍攝的2D影像,計算再整合成極高解像度的3D圖像。
empty
Joachim Frank如何把拍攝得來的2D生物樣本影像轉化成3D影像。
及至2013年,電子顯微鏡的技術日漸成熟,其解像度已提升至可觀察細胞內每個原子的位置,令科學家可細緻地觀察蛋白質。
技術自發展而來,世界級各地的硏究院亦先後增設了低溫電子顯微設施,不過有專家指Cryo-EM成本極其昂貴,頂級儀器設備需700萬美元,另外每一天的營運成本高達數千英鎊。看來香港的科研要維持下去,還得富豪有心人繼續鼎力支持。
empty
運用Cryo-EM技術透視了寨卡病毒的結構。
資料來源︰nobelprize.org 、香港大學李嘉誠醫學院
撰文︰李飛
-----------------------------
中醫推介6大滋潤食材 精選18款入秋養肺良方
《潤肺防秋燥 秋日養肺食譜》 入秋養生
-----------------------------
拆解謬誤 · 食養保健 · 復康訓練
《中風保護傘 全面抵擋心血管危機》安心防治中風
-----------------------------
英文版已登錄新版《蘋果》App按此下載/更新
-----------------------------
支持蘋果深度報道,深入社區,踢爆權貴,即Like蘋果專題及調查組FB專頁