◎許英昌
2024年諾貝爾化學獎，一半頒給華盛頓大學貝克（David Baker）博士，另一半頒給倫敦谷歌「深度思維」（Deep Mind） AlphaFold 團隊哈薩比思（Dennis Hassabis）及詹普（（John Jumpe）博士。肯定三位「利用計算及人工智慧的技術，揭開蛋白質結構的奧秘」。
今年諾貝爾化學獎由美國生化科學家貝克、英國人工智慧研究者哈薩比斯和美國資深研究科學家瓊珀3人共同獲獎。（法新社）
貝氏設計軟體Rosetta，可推算設計新蛋白質所需胺基酸的排序，客製化新蛋白質；相對之下，哈氏及詹氏，則利用AlphaFold軟體，輸入胺基酸排列順序，幾乎可預測目前已知蛋白質三度空間結構。三位科學家勇於前瞻思考、出色的創意、努力不懈及卓越技術，設計新功能蛋白質，並加速預測蛋白質的結構，已到「史無前例」的境界，也加速新藥設計開發，造福人類，獲獎乃實至名歸。
1971年美國國家衛生研究院安芬森（Christian Anfisen）博士，指出一開始胺基酸的排列順序已決定蛋白質的最終結構。希望科學界有一天，從蛋白質內胺基酸的排列順序中，即可預測其3D結構，藉此解開人體內50萬個蛋白質的架構。
美國華盛頓大學教授 David Baker 在得知獲得 2024 年諾貝爾化學獎後，在他的實驗室裡走動著。（法新社）
貝氏於哈佛大學時主修哲學及社會科學，於一堂生物演化課程中，接觸首版《細胞分子生物》教科書，打開研究蛋白質結構的興趣。1990年代於華大開始研發Rosetta電腦軟體系統，預測蛋白質結構。
1998年首次參加「蛋白質結構的關鍵技術測試」（CASP）比賽成果非凡。貝氏更靈機一動反向思考，與其輸入胺基酸順序，預測蛋白質結構，為何不輸入所需蛋白質結構，經程式運算後獲取最佳胺基酸排列順序，藉此可客製化新功能的蛋白質。
貝氏採取三個步驟︰
第一，從已知蛋白質資料庫中，尋找和客製化目標相似的小片段蛋白，逐一組合後，再推算出最佳胺基酸排列順序。
第二，將此胺基酸順序的基因送入細胞內製造，所產生蛋白質再經X光晶體學檢查，證明Rosetta能客製化製造蛋白質。
第三，2003年貝氏首先發表Top7，和已知蛋白質完全不一樣，含97個胺基酸的新蛋白質；2017年，製造能偵測環境中吩坦尼蛋白；2021年製造一奈米顆粒，能模仿流感病毒外表以製造疫苗。2024年，設計一能感應外在訊息的幾何蛋白。
哈氏4歲開始下棋，13歲即為大師，乃一才華洋溢設計程式及開發遊戲軟體專家。他研究神經科學並帶入人工智慧。2010年共創「深度思維」，2014年賣給谷歌，2016年研發出軟體擊敗世界棋王，聲名大噪。然而下一步呢？哈氏決定挑戰揭開蛋白質三度空間結構的奧妙。
2017年詹氏加入哈氏團隊，兩人合作無間如虎添翼。詹氏乃理論物理專家，嘗試利用其專長及在蛋白質模擬上的經驗，改善AlphaFold。2018年第13屆CASP比賽，哈氏及詹氏教機器學習，贏得CASP13，研究人員仍不滿意，要把錯誤能少到十分之一奈米。團隊絞盡腦汁，開發出AlphaFold2，初步從一基本胺基酸順序排列及資料庫中找尋類似者，從進化上觀察其結構，並研發一距陣訊息，了解蛋白質內胺基酸，彼此互動的訊息，包括特性、線性距離及傾向等。2020年公佈此最新技術AlphaFold2，並證明能預測蛋白質結構，結束科學界長達50年的挑戰。
科學家已利用AlphaFold2人工智慧系統，已可預測出2億種蛋白質結構，涵蓋100種生物，研究人員可藉此技術了解Covid-19，並預測病毒如何突變，並揭開能分解塑膠酵素，及細菌產生抗藥性酵素的蛋白質結構。
從2024年諾貝爾化學獎中，我們又學到什麼？
善用智慧勇於思考，挑出漂亮的問題，推理可能的破解模式，才是成功的主要關鍵，科技深根來自本土，好好思考，唯有想出好的題目，勤於耕耘，才會有漂亮的結果，舉世皆然。
（作者為博士，現任職英騰生物科技股份有限公司）
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