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尋找凝集素的點燈人

劉扶東

中央研究院院士

 

　　2022年底從中央研究院副院長職位卸任的劉扶東院士，大學畢業於國立臺灣大學化學系，後至美國深造，依序取得芝加哥大學化學博士及邁阿密大學醫學院醫學博士，學經歷豐富，跨足多項領域也都取得傑出的表現。專長為過敏、免疫及皮膚學的成因與應用，是首位發現半乳糖凝集素3號（galectin-3）的學者，在半乳糖凝集素領域扮演著先驅領導的角色。

　　劉院士曾獲多項國際學術榮譽，包括：美國醫師協會選任委員，中央研究院第 29 屆院士，美國科學促進會選任會員，並於2015年獲得伊朗花剌子模國際科學獎，及2019 年獲選美國國家發明家學院院士。

懵懂未明的選擇

　　劉院士從小喜歡讀書，卻因為升初中時的聯考失利，只進了成功初中夜間部，不過靠著努力學習，便一直維持第一名的好成績，直升成功高中資優班。就讀高中後，院士依舊視讀書為樂趣，並且在最後升學時以優異的好成績保送臺大化學系。

　　問及為何劉院士選擇化學系，院士分享到其實高中時大部分學生們對未来的職涯選擇不甚瞭解，無法具體說出科系、領域真正在做什麼。在高中三年的學習生涯，理科中最感興趣的是化學，也自認化學是那時最好的選擇。

　　進入大學的劉院士埋首於知識中。在大三那年來到了他人生的轉捩點，透過選修生物化學這門課，激起劉扶東院士對於生物學的喜愛，也為接下來出國念研究所攻讀博士學位及未來感興趣的專業方向埋下種子。

走進醫學的契機

　　早年大學畢業後想要深造的話，除了出國似乎也沒有其他選擇，因此大部分人選擇了出國進修這條路，劉院士也不例外。聽院士說起才知道，美國芝加哥大學十分喜歡臺大化學系畢業的學生，很多畢業的學長在芝加哥大學，而芝加哥大學很快就接受他的申請。在芝加哥讀書的四年，雖然選擇的指導教授盡量靠近了自己的興趣生物化學，但還是離不開有機化學，於是在這期間劉扶東院士確定自己不會在化學這領域繼續走下去，因為自己更嚮往生物學的研究。

　　劉院士在赴美升學的六年後返回臺灣探親，回到臺大找到以前的教授敘舊，同時提到自己不再往化學方面發展並表示對生物學的嚮往，也是這次的談話給予當時的他一盞明燈。言談間楊昭華教授建議他往免疫學方向嘗試看看。於是他隔天立刻去買了免疫學相關的書籍閱讀。讀完之後，劉院士決定改變方向，要改成研究免疫學。

　　他在美國伊利諾大學的指導教授也同時幫忙引薦至斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute） ，一所世界著名的生物醫學研究中心，是當時在免疫學領域中最有研究成果的機構。劉院士在這間研究中心，正式轉跑至免疫學；同時斯克里普斯研究所主要是以醫學研究為主，更是由於這段經歷，讓劉院士決定要再去攻讀醫學的博士學位。

　　彼時，只有邁阿密大學有提供非醫學的本科生攻讀醫學博士的機會，只要擁有數理工程博士學位就可以去就讀，並可以在兩年内取得醫學博士學位，這對當時的劉院士來說是一個非常貼合他想法及需求的機會。劉院士如願收到通知而順利入學，開始在邁阿密大學的兩年醫學生的歷程。此後劉院士繼續臨床訓練而選擇就讀皮膚科，努力一番取得了皮膚醫學臨床證照，並在加州大學聖地牙哥分校皮膚系做住院醫師。

陰錯陽差的機緣

　　在攻讀醫學博士及做住院醫師的幾年中，劉扶東院士並沒有中斷在斯克里普斯研究所的研究，他很感謝斯克里普斯研究所很支持鼓勵成員不斷學習的風氣，實驗室和經費都沒有中斷，給研究人員的彈性也很大。在皮膚科臨床訓練中也遇到貴人，知道劉院士自己有實驗室研究，給也他在臨床工作時程上有彈性，才使其足以兼顧兩邊。

　　當時劉院士研究的項目是免疫球蛋白E（ IgE）過敏反應的研究。免疫球蛋白E與哪些細胞結合會產生過敏反應，是那時劉院士想研究了解的方向。「結果我去了解的時候找到另外一個東西會跟免疫球蛋白E結合，但並不是受體，才知道原來是個『凝集素』（lectin），在當時是一個全新的東西。」陰錯陽差的機緣下，導致一個家族的發現——半乳糖凝集素。

半乳糖凝集素功用的發現歷程

　　起初，劉院士及其他學者們將半乳糖凝集素加到生物細胞樣本中，看看細胞會因此產生什麼反應，嘗試透過反應來推測半乳糖凝集素的運作功能。然而，不久後劉院士卻認為，問題不見得是這麼單純，因為細胞製造出的半乳糖凝集素大多繼續留在細胞内。關鍵的問題應該是，內源性半乳糖凝集素的功用？在細胞裡面是不是有其功用？

　　1996 年，劉院士的研究團隊成為第一個找到半乳糖凝集素內源性功能的團隊，但劉院士也發現這內源性功能與醣結合沒有任何關係，因此進一步想知道半乳糖凝集素是否會在細胞內與醣結合並產生功能？

　　後來才有學者發現，胞器或胞內體在某些情況下會破裂，此時胞器內部的醣就會裸露，讓半乳糖凝集素得以結合上去，進而調控某些細胞機制。此外，劉院士的團隊也發現半乳糖凝集素-3 與 -8 有著上述機制中的功能。最近則更進一步發現，半乳糖凝集素在細胞内可與侵入細胞的病原體上的醣結合，而影響細胞對抗病原體的反應。

癌症、肥胖與凝集素

　　劉扶東院士還回答關於凝集素和肥胖、癌症等之間的關聯度，實驗中的確有關於某些病症與特定凝集素之間關連的案例，例如在實驗室將老鼠剔除某個特定凝集素－半乳糖凝集素-3，就發現牠比較不容易得到過敏反應；也有文章表示如果身體中沒有半乳糖凝集素-3較不易得到特定癌症。

　　與肥胖有關的為半乳糖凝集素-12（galectin-12），是院士與其在斯克里普斯研究所的團隊因緣巧合下做出的研究。劉院士解釋，有一家公司也在做人體基因定序，發現了一段基因好像與劉院士找到的半乳糖凝集素有關，因此詢問劉院士有沒有興趣一起研究，並寄出這段的基因給劉院士的團隊研究。最後，劉院士研究出了成果，將這新的蛋白蛋白質定為半乳糖凝集素-12，發現它表現在脂肪細胞並分布在細胞內的脂肪油滴周圍，可能與肥胖有一定程度關係。

　　如此，豐富的研究成果，成為臨床醫藥的新發展方向。除了半乳糖凝集素-3，劉院士認為，半乳糖凝集素-7、半乳糖凝集素-8、半乳糖凝集素-12 都有可能進一步發展成可用的臨床藥物，因此若能組成專業團隊，加上跨領域合作，結合不同領域的知識與技術，相輔相成，找到更多的突破機會。

If you stand still, you will go backwards

　　對院士而言，研究最重要的動力是興趣。即便不是每一天實驗都能夠順利進行，可以能達到原先預想的目標；也不是每一次經費申請都能順利通過核發，文章更不是每一篇一送出就能被接受。劉院士認為，只能一再修改、一再申請，最後才能拿到，失敗與挫折在這個過程是很正常的。

　　然而就算成功獲得經費，但這些開心的事情最多只能維持兩三天，不久之後還是得回歸正常的研究生活，該做實驗繼續實驗，該寫的論文繼續下筆，並不是時時刻刻都處在一個高頻的激動中。因此劉院士指出，興趣就是在這些普通的日常中，依舊能熱愛自己在做的事情。這正是劉院士的成功秘訣，找到興趣，讓自己努力不懈的追求，並在過程中發現樂趣、獲得激情。

　　院士分享了前不久看到妙佑醫療國際（Mayo Clinic）的前總裁說「Only thing permanent is change（唯一永恆的事情就是改變）。」因為好奇而查閱了一番，發現這是古希臘一位哲學家的名言，世界一直在改變，只有透過不斷改變，才能夠跟進時代的變化。他說明，就像科學的改變，技術層面的進步，已經跟早期差別很大，以前實驗及操控的方法跟現在完全不一樣，因此與時俱進、不停學習的想法，在這個時代特別重要。將改變自己的想法做為推動成長與進步的原動力，而不是要為了改變而改變，應該是隨時充實好自己的實力，也要擁有不怕改變的勇氣。

　　劉扶東院士大學畢業於化學系，沿路摸索研究生物化學與免疫學，最後專精皮膚領域的醫學，在每一步都踏穩的同時，也不斷顒望遠方的未來。劉院士一直鼓勵學生觸及多元的領域，除了已知的本科系的專業知識，還能在未來找到更多未知的可能性，如同他走過的路，找到愛好，且成為之後所有努力的源頭。