什麼是化學生物學
化學生物學在九零年代興起,由哈佛大學的Schreiber和Scripps研究所的Schultz為主要的提倡者發起,並且在這一兩年開始有專門的期刊出現,包括有Nature chemicalBiology以及︰ACS旗下的(Journal of Chemical Biology)。化學生物學,過去基礎與視點是由傳統的有、(無)機化學出發。在過包括基礎生物分子的合成與突破,其中包括核糖的合成與氨基酸與短鍊蛋白質合成等,以及有機藥物合成與設計,翁啟惠的醣化學合成即是一例。(目前醣化學是有機合成領域中相當有挑戰性的領域,由於醣分子鍵結多樣以及生物上的重要,相當地為人注意。)由於siRNA的發現,現在也有化學合成家加入建立有效的合成途徑,並了解在分子層次上的基本作用。藉由這些方法更可直接觀察分子水準上的生物現象的研究。
過去的有機化學以及藥物合成,化學合成多較為消極的來自各種藥用動植物來源的萃取,先經過光譜分析判定結構式,合成;或是因為少數酵素、蛋白質的發現,作為藥物的改良的方法。但由於八零年代後,生技技術的穩定以及演算能力的長足進步,一則對於基本蛋白質的認識,再則九零年代組合化學的興起,快速開展藥物的探索。在藥物化學方面,若已知病理原因下某蛋白質的結構便能藉由Docking (電腦模擬),以及組合化學短時間篩選出適當的抑制劑、拮抗劑作為先驅化合物(lead compound) 經細胞毒理測試找出合適的candidate compound。這樣的進步也更進一步使得化學家能夠設計適當化合物直接了解基本的生理反應與代謝,例如醣化學的領域通常還包括如何控制蛋白質醣化修飾以及醣修飾過程的研究;或是設計適當的生物晶片重新評估、觀察基本生理代謝。這類設計藥物了解其
藥理機制以及探索相關蛋白質(exploring)在 Nat. Biotechnol. 2000, 18, 304-308.與Chem. Biol. 1999, 6, 361-375.各發展出不同的方法學。
化學生物除上述所說的生化分子的合成外,還包括八零年代發展起來的有機生物與無機生物學跟蛋白質質(體)學。現在的有機生物學與無機生物學除了過去模擬合成酵素活性中心、辨識分子的合成,近十年也相當對基本生物代謝有相當的探索,例如各式分子sensor與染劑的發展其中最有名的是觀察鈣離子的Fluo系列,以及這研究metal insertion 進而發現生物體內CN-、CO等分子的合成途徑以及調控(還包括一些金屬藥物與催化劑的成功)。同時蛋白質體學(與結構生物學)也相當提供資訊給化學家了解研究對象,化學家提供新或更有效的方法介入生命現象的分子作用。
在去年八月《自然》期刊便有篇〈What Chemist Want to Know〉 ,提及了現在化學「大」問題在哪的質疑,按:Nature asked many leading chemists what the field’s big questions are, and whether in fact chemistry needs big questions to maintain a sense of coherence and identity.這是化學界的新目標之一,化學生物學繼過去生物化學、分子生物學的成功,更積極的利用其對合成方法與基本化學的熟悉通盤的去了解生物分子的現象。但這個領域雖看似光彩,相當紛雜從合成到調控,目前的發展狀況下因為各領域方法的差異以及知識門檻,通常還是要跨領域合作(視研究主題與實驗室老闆專業的限制),或是要相當時間、經費成立一個比較大的研究團隊。例如專門的蛋白體學實驗室不見得具備合成實驗室的設備,現在分科下化學系學生也不見得具備基本細生、生化、分生知識,一般的
教育只得從研究所補強,為具備更寬廣的視野與學科基礎,除了實驗室主事者的知識外,如何培育一群具備兩界知識視野與架構,而非無益的知識累蓄(knowledge stocking)可能是來得更為重要。