Investigator採訪了目前正在美國加利福尼亞大學聖塔克魯茲分校 (University of California, Santa Cruz，UCSC) 擔任研究助理的陳乙萱。乙萱自進入大學起便加入實驗室開啟他的研究生涯，目前正走在一邊擔任研究助理一邊申請博班的路途上，一起來聽聽她的研究經歷吧!
# 研究之始
乙萱的研究經歷起源自大一暑假，當時的她利用暑假期間加入第一間實驗室，從事生藥萃取、HPLC 以及抗氧化分析相關實驗。由於當時覺得做實驗的過程有些枯燥與重複，再加上自己做的部分沒有產出好的結果而感到有點沮喪，所以在參加完研討會之後就暫時不考慮做研究這件事情。不過乙萱也分享自己在那段時間跟著學姐做實驗的過程中，學到許多實用的計算技巧與儀器的操作手法。後來乙萱在一場演講中，發現自己對蛋白質設計有興趣。於是後續在為了大六專題開始找實驗室時，乙萱把搜尋目標鎖定於做蛋白質相關研究的實驗室，不過由於當時並不知道蛋白質相關研究應該在生化領域，而誤打誤撞進了微免所黃雪莉老師的實驗室。會認識黃雪莉老師起源自大一時所上的普通生物學，當時有一堂課是由黃雪莉老師所授課，而乙萱發現老師非常擅長在課堂中激發學生對於探索知識的熱忱而對這位老師印象深刻。
雪莉老師的實驗室主要是在研究生活在極端環境下的微生物，例如來自海底火山口或馬糞，可以在較為高溫的環境下存活的嗜熱菌株，或者是來自污染河川，對於清潔劑或溶劑有較強耐受力的菌株。由於這些菌株可以存活在相當特殊的環境，所以他們具備的酵素也是在特殊環境下才能作用的酵素。在過去的研究中，雪莉老師實驗室的其中一個研究主軸是針對一種能在污染河川中存活的菌株，探討此菌株能在嚴峻環境下存活的機制 [1]。除了針對極端環境下的微生物進行機轉探討之外，雪莉老師的實驗室後續也著手進行益生菌相關的研究。在一篇研究中，雪莉老師的研究團隊發現一種生活於人體口腔與腸道的益生菌株，能透過乳酸發酵來產出有益於人體的代謝物 [2]。
# 起手式: 特殊菌種的轉胺酶
乙萱在大六時期所執行的專題計畫是搭配雪莉老師實驗室的特色，針對特殊菌種的轉胺酶 (transaminase) 進行研究。轉胺酶是一個非常龐大的族群，可以再細分為多個子族群 (subgroup) 。藥廠曾針對轉胺酶的其中一個子族群進行研究開發，將其製備成一種可以輔助藥物合成的生物催化劑 (biocatalyst)，這個研究主題下最為眾所周知的是Merck藥廠利用轉胺酶來合成sitagliptin的研究 [3]。與傳統藥物開發流程相較，使用生物催化劑進行藥物開發的好處是他可以減少開發流程中有機溶劑與有毒過渡金屬的使用，也不需要在高溫高壓的環境下進行，屬於較具永續性的藥物開發方法。此外，產物的高產率與高純度是使用生物催化劑進行藥物合成的另一項優勢。由於酵素本身具有3D結構，所以它所催化出的產物具有立體選擇性 (stereoselectivity)，在藥物製程中不需要再額外進行純化。
乙萱的研究中會先透過生物資訊技術針對各個特殊菌種的轉胺酶基因進行註解，接著設計引子 (primer，註一) 進行基因選殖 (gene cloning，註二)，把基因放到E. coli 中讓蛋白表現並純化，再進一步偵測與分析轉胺酶的活性。執行研究過程中，乙萱經歷了各種跌跌撞撞。由於這方面的研究在實驗室中並沒有任何前輩可以依循，實驗中的各個執行層面都需要自己查、自己發想、自己摸索與解決。這段經歷讓乙萱認知到執行研究時需要非常獨立，過程中會經常遇到各種問題，不過每當歷經各種顛簸後得到一些小成功時，就會感受到滿滿的成就感與感動。這些在執行研究過程中所獲得的學習與成就感成為乙萱願意在研究領域繼續做下去的動力。
註一、引子 (primer) 是一小段單鏈DNA或RNA，可作爲DNA複製的起始點。
註二、基因選殖 (gene cloning) 指的是將欲研究的目標基因，連接到表現載體 (plasmid) 上，構築成新的重組DNA，進而轉殖到表現系統中 ( 哺乳類細胞、大腸桿菌、酵母菌等系統 )， 進行大量擴增與表達的研究技術。
# 下一站: 出國攻博 & 投身藥物開發
大學時期的實驗室經驗讓乙萱覺得透過自己的力量協助解決現有的問題是一件很酷的事情，再加上乙萱認為讀博班的過程可以訓練自己解決問題的能力，因此產生想要出國攻博而後投身藥物研發的想法。決定出國攻博之後，乙萱起初在台灣擔任研究助理，但後來發現自己常常會被各種事物分心，研究上也不是很順利，因此決定直接出國，讓自己更專注於研究、認識更多國外的學者與同儕、探索與適應環境並尋找更多機會。目前乙萱正在做的研究屬於蛋白質工程，這是她相當有興趣的研究領域。乙萱所待的實驗室目前正在著手進行的是生物發光 (bioluminescence) 的相關研究，近期發表的一篇研究是透過de novo design設計出螢光素酶 (luciferase)，可以做為探針 (probe) 應用於生物機轉的探討 [4]。至於為何會想做藥物研發，乙萱覺得能成為藥物開發路途中的一份子是一件很酷的事情，雖然後續在了解更多擔任國外藥廠研發人員的實務層面之後，發現藥廠的研究工作很多並不是在實踐自己的夢想而是在完成公司交辦下來的任務，起初有一點夢想幻滅的感覺，不過後來乙萱確定開發藥物是自己想做的事情，而擔任研發人員所得到的高薪與簽證上的保障也是自己想要的，因此決定繼續朝著成為國外藥廠研發人員的路途邁進。目前正在準備申請博班的乙萱分享自己在雪莉老師實驗室的時候，學到撰寫CV的最佳做法是在早期就先寫好，並且定期更新，而非等到準備要投履歷時才開始趕工。這麼做除了可以提高準備履歷的效率之外，也可以定期回頭審視自己投身研究的初衷，釐清自己究竟想不想要走上研究這條路。
# 向同輩與後輩們分享的話
對於想要嘗試看看做研究的人，乙萱建議可以直接加入有興趣的實驗室，利用進實驗室後的學習過程釐清自己的想法。另外，在摸索未來方向的過程中，乙萱建議可以多聽一些各領域前輩介紹自己專業領域的演講。聽演講的過程中除了可以多方了解不同領域的相關知識，也可以幫助自己更快速地篩選自己的熱情所在，更有效率地找到自己想走的方向。
參考文獻:
[1] Hung, K. C., Nguyen, N. T., Sun, Y. L., & Huang, S. L. (2019). Bio-Fenton reaction involved in the cleavage of the ethoxylate chain of nonionic surfactants by dihydrolipoamide dehydrogenase from Pseudomonas nitroreducens TX1. Scientific reports, 9(1), 6827. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43266-8
[2] Zhang, S. M., & Huang, S. L. (2023). The Commensal Anaerobe Veillonella dispar Reprograms Its Lactate Metabolism and Short-Chain Fatty Acid Production during the Stationary Phase. Microbiology spectrum, 11(2), e0355822. Advance online publication. https://doi.org/10.1128/spectrum.03558-22
[3] Savile, C. K., Janey, J. M., Mundorff, E. C., Moore, J. C., Tam, S., Jarvis, W. R., Colbeck, J. C., Krebber, A., Fleitz, F. J., Brands, J., Devine, P. N., Huisman, G. W., & Hughes, G. J. (2010). Biocatalytic asymmetric synthesis of chiral amines from ketones applied to sitagliptin manufacture. Science (New York, N.Y.), 329(5989), 305–309. https://doi.org/10.1126/science.1188934
[4] Yeh, A. H., Norn, C., Kipnis, Y., Tischer, D., Pellock, S. J., Evans, D., Ma, P., Lee, G. R., Zhang, J. Z., Anishchenko, I., Coventry, B., Cao, L., Dauparas, J., Halabiya, S., DeWitt, M., Carter, L., Houk, K. N., & Baker, D. (2023). De novo design of luciferases using deep learning. Nature, 614(7949), 774–780. https://doi.org/10.1038/s41586-023-05696-3
