【諾貝爾化學獎．博評】一項科學技術突破　為眾多病症找到療法

醫學進步，仍有許多未解謎團。例如病毒如何入侵細胞？它們的結構為何？最大問題是人類從來未曾清晰看過蛋白質、細胞及病毒等結構，亦不知當中運作。

那麼，為什麼科學家不使用電子顯微鏡直接觀察？電子顯微鏡的確能夠把電子束投射到樣本上而成像，可是電子束的強度會破壞細胞樣本，所以電子顯微鏡看不見存活的細胞，只適用於觀察已死的樣本。一直有科學家不斷發明新的方法觀察生物分子，他們分別於 1982、1985、1987 及 2002 年因相關發明而獲得諾貝爾化學獎，可見觀察生物分子的重要性。

今年諾貝爾化學獎由瑞士洛桑大學的杜博歇（Jacques Dubochet）、美國哥倫比亞大學的弗蘭克（Joachim Frank）及英國劍橋大學的亨德森（Richard Henderson）三人同共獲得，他們的貢獻是研發冷凍電子顯微鏡技術（cryo-electron microscopy），以仔細觀察人類從來未曾看過、幫助了解生物奧秘的蛋白質及細胞的運作。

為了解決直接以電子顯微鏡觀察帶來的問題，杜博歇把一滴載有細胞樣本的水放到被液態氮冷卻的乙烷中，在零下 196 度，水分子快速冷凍，因為溫度轉變得太快，在水分子未結晶前已經成玻璃般的固態，這樣以電子顯微鏡觀察，就不會看到水的結晶，而可透過如玻璃清澈的水，看到當中的細胞。

同時，水中的細胞可保存其自然狀態，不會變形。電子束亦不會直接投射在樣本上，而是落在水分子上。弗蘭克及亨德森把二維的顯微鏡影像轉成高解像度的三維影像，可以觀察細胞、病毒或蛋白質中細微的分子結構。連續拍攝這些影像，就可以從多角度知道它們內裏的運作。

今年的諾貝爾化學獎不是發現科學的基礎定律，也不是科學家奠立科學理論解釋自然現象，而是透過多年的反複測試，找到最好的觀察生物分子技術。冷凍電子顯微鏡技術讓人類可以觀察最基本的生物分子，包括 DNA 及 RNA 的自然狀態及運作，對藥學發展及研究藥物有重大影響。

去年，科學家懷疑寨卡病毒就是小頭症元兇，就以此技術分析寨卡病毒的結構，以研製藥物及預防疫苗。一篇有關認知障礙症的文章，亦是以此技術探討病症成因的某種蛋白質。相信日後更多的病症，會因為這顯微鏡技術而找到治療方式。

藥物生產成本低，可是研究成本高，單是一台冷凍電子顯微鏡，售價就要 750 萬美元，藥廠牟取暴利前，還是要付出重大成本的。

值得一提的是，今年三位諾貝爾化學獎得主均不是化學家，而是生物物理學家（biophysicist）。生物物理學為近年流行學科，以物理方法研究生物學。現代科學世界之中，跨學科（interdisciplinary）研究十分常見，筆者亦曾研究如何把藥物放入蛋白籠（protein cage／vault）中，人體中每個細胞有數千個蛋白籠，是以不會排斥蛋白籠中的藥物。筆者的論文導師曾以冷凍電子顯微鏡技術為這些蛋白籠拍攝，觀察蛋白籠開關。細胞內的蛋白籠成千上萬，實際功用未明，冷凍電子顯微鏡技術可幫助了解人體奧秘以及醫學發展。

理科分為物理、化學及生物為上世紀舊思維，切莫帶到本世紀。