臺灣化學教育

國際化學奧林匹亞競賽選手發展：轉眼間

吳佳鴻

REG Life Sciences, LLC
South San Francisco, California, USA
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n  緣起

轉眼間，從我1995年參加國際化學奧林匹亞（International Chemistry Olympiad, IChO）（見圖一）到現在已經過了二十年了。或許大家會好奇從當年的國家代表隊選手至今都做了些什麼，所以在這裡跟大家分享我當國手之後的歷程。

圖一：臺灣代表隊合照（左圖由右至左：葉國良、林奇旺、吳佳鴻、林至闓以及負責接待我們的領隊）；領完獎牌時與其它國家的領隊拍照留念（右圖）。

n  在臺灣大學邁向科研之路

賽後的秋天我進了臺灣大學化學系就讀，因為之前在保送營和奧林匹亞選訓營就認識不少新同學和老師，對於新環境感覺並不完全陌生。特別是在選手培訓時跟一些教授特別熟，上了大學還是常保持聯絡，所以在大一後的暑假就開始做一些專題研究。第一個主題是用液相層析純化肌紅素，然後用化學平衡的方式去測量它的氧化還原電位。在往後的兩個暑假裡，不只在實驗室裡學到不少作研究的基礎，特別是在與指導教授和實驗室學長姊的互動中對於作研究有更深一層的認識與嚮往，也奠定了之後走向科學研究的道路。

接下來，在大四專題課程中在另一個實驗室學了一些染料雷射以及低溫（液態氦）光譜的操作，並探討化學色素與四股去氧核糖核酸的交互作用。

n  在中央研究院學習分子生物學

大學畢業後服完兵役，在中央研究院生物醫學科學研究所擔任研究助理。在兩年期間，我像海棉一般學習各種分子生物學的技術，包括培養哺乳動物的細胞，控制基因突變及轉殖，培養病毒和抗體，測量藥物代謝，純化酵素並測試其活性，以及對心理衝擊較大的動物實驗。研究方向主要是改進一種特別的癌症治療方式。這種特殊化療的方式副作用比較低，但關鍵在於需要一種高活性的酵素，如何改造並篩選高活性的酵素便是我研究的課題。在老師的指導和實驗室團隊合作下，將研究結果發表於國際期刊上並在數年後申請到專利。由於在不同實驗室裡累積了相當多實作的經驗，加上運氣，我申請到麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）化學所的博士班，並開始了我在美國的求學生活。

n  在麻省理工學院研究酵素活性機制

一開始最重要的是選擇博士論文的指導教授。鑒於我在中央研究院時試著改進酵素活性，卻對酵素的反應機制沒有很深入的了解，所以最後選擇了在研究酵素動力學方面的權威當指導教授，並開始了核糖核酸還原酶的研究。這個酵素在基因複製以及修復扮演關鍵性的角色，也是各種細胞不可或缺的。它也是目前一些抗癌藥物的作用目標。雖然它很重要，但是我們對於細胞如何製造並把鐵元素放到這個酵素裡面並不了解。沒有了鐡元素，這個還原酶便會失去活性。從另一個角度，如果我們知道它如何被製造出來，我們或許可以利用這知識去研發新的抗癌療法。當時我的指導教授說這課題困擾相關領域好幾十年了，如果我可以找到答案，一年內就讓我博士畢業。喜歡接受挑戰的我就很＂勇敢＂的接受這個任務。雖然最終我並没有找到解答，在研究的過程中我發現了細胞維持這個酵素活性的機制，後來總共花了五年半拿到博士學位，也算是我們實驗室裡較早畢業的。

在麻省理工除了更深入的學習獨立研究思考的方法，更大的收穫其實在於認識各領域的菁英並且成為朋友。學校裏各式各樣的活動和演講很多，在多樣化的背景下很容易開拓視野並激發出新的構想。耳濡目染下便養成習慣地認為很多社會和環境上的困難是可以經由團隊合作和創新去解決的。在那樣的文化氣氛，大家普遍認為解決問題中最大的障礙往往是自我限制，沒有什麼難題是克服不了的。因為這樣的環境刺激，我在唸博士班的時候比大學時活躍許多，參加了一些學生團體並舉辦不少活動，拓展了人際網路，在日後求職和工作時都有所幫助，這些都是出國留學前沒有預料到的事。

n  在加州理工學院做博士後研究

博士畢業後因為希望留在波士頓，所以就在生物系一個研究微生物和環境之間交互作用的實驗室作博士後研究。不料半年後教授宣布隔年整個實驗室要搬到加州理工學院（California Institute of Technology），心理雖然不捨和朋友們道別，最終還是以看看新環境的心情跟著教授搬到了加州理工學院。別於麻省理工學院，加州理工學院規模小很多，組織也非常扁平化，很多事情都沒有詳細規定，大多經由討論來決定，相當有彈性。和麻省理工學院類似，老師和學生都以身在一流的學府為榮。老師以作最頂尖最有衝擊性的研究自許，對學生也當作未來的新星與同事來培養看待。很多大大小小的決策，包括教授教學的方式與內容都有學生的參與。借由實作和驗證，老師和學生彼此教學相長並獲得最大程度的成長。

n  在生技公司做博士後研究

在博士後研究的期間也開始思索不同的生涯方向。雖然當初受到大學導師們的啟發，對於在大學教書作研究的生活非常嚮往，也因此決定出國攻讀博士，但是隨著接觸面增廣以及看到同學同事們走向各種學術界以外的道路，漸漸認為去大學當教授並不見得是唯一的選擇，反倒覺得去業界作研發或是創業也是滿刺激有趣。抱著多認識多嘗試的心態，我開始參加一些生技和製藥方面的研討會和相關的社交活動。可惜在加州理工學院附近不像波士頓地區或是舊金山灣區有各類生技製藥的產業匯集的地理優勢。所幸後來經由加州理工學院指導教授的推薦，拿到在舊金山灣區的生技公司（REG Life Sciences, LLC）的工作，並開始了新的旅程。

REG Life Sciences的前身在2006年創立，那時的石油價格預測會從每桶一百多美元漲到兩百多，所以有很多再生能源方面的投資。當時的技術是利用微生物去製造生質柴油，基本的組成是長鏈的脂肪酸甲脂（fatty acid methyl ester）。因為各家公司的核心技術及專利不同，所使用的微生物涵蓋了藍綠藻、酵母菌以及大腸桿菌，各有各的優缺點。在藍綠藻方面，好處在它可以行光合作用，理論上只要基因工程做得好，只需光線，水和空氣中的二氧化碳，便可產生生質柴油。在實際應用上就需克服各種工程設計的障礙以便達到適當的經濟效益。至於酵母菌和大腸桿菌，由於對它們的基因調控技術相對成熟，很多公司便著重在這兩種微生物。不像藍綠藻，它們需要一些碳水化合物作為原料，所謂的再生能源，其實是比較間接的。可惜對於再生能源的投資，在經歷金融海嘯以及最近石油價格暴跌，變得相對稀少。幾家在這產業的生技公司最近都發生財務困難，甚至關門大吉。生存下來的公司也都分別轉型，以本身的核心技術為基礎，朝向製造高附加價值的有機分子來發展，像是可以作為合成藥物時的起始物，或是作為合成橡膠、香水、保養品等等的工業原料。我所屬的公司便是利用大腸桿菌來製造上述的高附加價值分子。

n  對化學奧林匹亞的看法

最後和大家分享我對化學奧林匹亞的看法。當初會選擇化學，是因為覺得有很多動手作實驗的機會，可以觀察現象的變化並滿足自己的好奇心。對於奧林匹亞的準備，大概是高三參加化學保送營並錄取臺灣大學化學系後才認真開始。後來在選訓營時做了很多實驗，並訓練我們求快又求精確，養成習慣後對研究蠻有幫助。奧林匹亞的試題大致是大學二年級的程度，所以我在準備時和後來選手培訓營做的事，基本上就是短時間吸收大量的知識。然而這種短時間的填鴨其實對我現在的影響微乎其微，因為這些知識上了大學後就學得到，贏在起跑點沒有太大的意義，反而當時在選訓營認識的同儕以及人生的導師對我後來的發展才是有較深遠的影響。

在美國這麼多年，對於臺灣現今的化學教育並不熟悉，所以無法給予貼切的評論及建議。偶爾在新聞看到的＂翻轉教室＂教學法，其實跟在麻省理工學院第一年上的課很類似，都是著重在上課時間討論解決問題，課外則靠自己研讀摸索。以我的經驗這樣學習比坐在教室被動地聽演講要來得紮實，也較符合研究上或工作上的實際情況。面對日益變化的環境，如果不能時時自我成長而拘泥於以前所學的領域，就很容易被淘汰。化學是門探討元素與分子間作用的學問，也是很多領域的根本。紮實基本功並多往跨領域發展合作，才能保持競爭力。