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諾貝爾獎得主法蘭克台大演講 揭開低溫電子顯微鏡成抗疫功臣之路
【記者王良博／台北報導】2017年諾貝爾化學獎得主喬渥金·法蘭克（Joachim Frank）昨（6）日於台大演講，身為低溫電子顯微鏡（Cryo-EM）應用的先驅，他指出，這項技術是對抗新冠疫情的抗疫功臣之一，在疫情期間，低溫電子顯微鏡展現出X射線（X-ray）無法企及的速度，讓科學家在極短時間內直接觀測到「刺突蛋白」（Spike Protein）的結構，對疫苗開發與中和抗體的篩選有決定性作用。
台大今（7）日發布新聞稿表示，法蘭克昨天在台大以「低溫電子顯微鏡技術：分子醫學和藥物設計的新基礎」為題演講，法蘭克任教於美國哥倫比亞大學，同時是美國國家科學院、美國藝術與科學院院士，他與雅克·杜巴謝（Jacques Dubochet）和理察·韓德森（Richard Henderson）共同獲得2017年的諾貝爾化學獎。
演講中，法蘭克闡述低溫電子顯微鏡技術如何從基礎研究走向第一線，成為對抗癌症、心臟病及COVID-19的關鍵武器。法蘭克說，現代醫學的本質是「分子醫學」，早期的結構生物學多在體外將分子分離，透過研究其結構來設計藥物，然而，生命並非靜止，細胞內的分子如同精密的「分子機器」，在動態中執行各項生理功能，若要理解這些複雜的分子運作，需要能捕捉每一幀動態的強大工具。
法蘭克在德國慕尼黑工業大學取得博士學位後，赴美從事博士後研究，後續開發出低溫電子顯微鏡中的關鍵影像處理技術「Spider」，能將電子顯微鏡捕捉到的數千張雜亂、二維的蛋白質投影影像，透過計算與重組，還原成精確的三維空間模型，這項突破打破傳統束縛，克服生物樣本在電子束照射下容易受損的難題，也擺脫傳統X射線晶體繞射技術需耗費長時間生長高品質單晶的限制，使科學家得以在原子解析度下，觀察生物巨分子的真實結構。
法蘭克說明，低溫電子顯微鏡技術使研究人員得以在幾近自然生理狀態下，直接觀察蛋白質的動態變化，為核糖體運作機制、病毒感染路徑及藥物靶點設計等領域，提供前所未有的視覺證據，這項技術至今已成為現代藥物開發與生命科學研究中不可或缺的導航儀。
他也提到，300 KV高階電子顯微鏡的問世，象徵電腦控制與電子光學的完美整合，使解析度跨越至原子層級，當代技術發展已能透過低溫電子顯微鏡，觀察到核糖體的動態，將研究版圖拓展至傳統晶體學無法觸及的生物分子動力學領域。
演講最後，法蘭克提到，低溫電子顯微鏡可讓科學家，清晰觀察小分子藥物與癌症蛋白靶點的結合方式，也能解析心肌細胞中離子通道的動態構象，為心血管疾病的治療提供結構性的解方，時至今日，低溫電子顯微鏡已是對抗癌症、心臟病與疫情的重要功臣。
法蘭克此行是應台大「宋恭源先生頂尖研究講座」、中研院及國內多所大學攜手世界和平基金會共同推動「台灣橋樑計畫」邀請，這場演講也是台灣橋樑計畫的壓軸場次。「台灣橋樑計畫」由中研院與國內12所學研機構，邀請31位諾貝爾獎得主來台演講、學術交流。
