Your browser does not support JavaScript!
年份期數

Recent

數據載入中...
研究上的偶然發現
無標題文件
 

 研究上的偶然發現

生化生醫所 蔡少偉教授

  對於從事研究的工作者來說,人生一大樂事,莫過於在漫長的研究過程中,得以有所發現、甚至發明;尤其是當這些成果,對知識的累積或是產業立即或潛在的應用有所助益時,更能令人有不虛此生之感。然而這些發現,究竟是屬於精心規劃後始能獲得的果實或只需福至心靈,隨意便可拾獲的上天恩寵

   

  自從1993年美國食品與藥物管理局 ( FDA ) 宣告有關對掌性異構藥物 ( enantiomers ) 的核准規範後,「對掌性異構科技」( chirotechnology ) 遂成為一門熱門的研究領域,其中包括利用高立體選擇性之非對稱有機金屬觸媒或酵素,進行對掌性異構物前驅物之非對稱合成 ( asymmetric synthesis ),或外消旋物之動力分割 (  kinetic resolution ) 。個人也因緣際會,投入其中酵素動力分割 ( kinetic resolution ) 以及動態動力分割 ( dynamic kinetic resolution ) 的研究,期盼能夠開發具有競爭力的酵素分割製程。以下就以屬於非類固醇類鎮痛解熱藥 Naproxen ( 2- ( 6-methoxyl-2-naphthyl )  propionic acid ) 之酵素分割為例,述說研究過程與一些作法,以供參考。

 

  由於 Naproxen 之藥效,主要在其 ( S ) 型對掌性異構物部份,尤其是發現 ( R ) 型者對腎臟具有嚴重副作用後,使得 FDA 核准此學名藥以 ( S ) 型異構物上市。一個比較簡單的酵素製程,就是以 ( R,S ) - Naproxen 衍生物,例如其氧酯 ( esters )、醯胺 ( amides ) 或硫酯 ( thioesters ) 為基質,利用不需輔因子之水解酵素進行水解分割。整個反應具有競爭性之關鍵,在於是否可以找到具有高立體選擇性、反應性穩定性之酵素與反應條件,以及可以與其配合之消旋觸媒 ( racemization catalyst ) ,以便進一步完成其動態水解分割。

 

   ( R,S ) - Naproxen 三氟乙酯或三氟乙硫酯為基質,不同來源商用脂肪,分解酵素 ( lipases ) 為分割觸媒、三辛基胺為消旋觸媒,於含飽和水異辛烷中進行動態水解分割的實驗中發現:來自念珠菌屬 ( Candida rugosa ) 的脂肪分解酵素,對 ( S ) 型氧酯或硫酯,皆擁有非常好的立體選擇性;但硫酯之酵素反應性很低,然而其消旋速率卻遠大於氧酯。因此,可以進一步改善此製程的策略,包括:篩選對硫酯具有較高反應性與立體選擇性的水解酵素為分割觸媒、選用其他可以和原使用酵素配合並可提高氧酯消旋速率的有機鹼綜合兩種基質結構上的優點合成新的化合物作為基質。

 

  為何 ( S ) Naproxen 三氟乙酯或三氟乙硫酯,具有如此大差異的酵素反應性與消旋能力?對於前者,大致上可以從被歸類為絲胺酸型水解酵素之脂肪分解酵素之反應機構與過渡狀態來解釋;對於後者,也可從不同基質分子結構對消旋中間體穩定能力之差異性來說明。因此,我們決定以可能綜合兩種基質優點之 ( R,S ) - Naproxen thionoester 為基質,以確保其具有硫酯之消旋速率。然而進一步分析基質與酵素之過渡狀態後,發現其將因為缺少至少兩個氫鍵的穩定作用,而降低酵素反應性。

 

  一個可能解決上述低酵素反應性的方法,是改用屬於半胱胺酸型的水解酵素,例如以來自青木瓜所分泌乳汁內之木瓜蛋白質分解酵素 ( papain ) 為分割觸媒。值得注意的是,商用粗木瓜酵素 ( crude papain ) 中含有多種水解酵素,包括吸附或鍵結在其中不溶於水之膠狀物,且目前尚無法自其分離之脂肪分解酵素。過去研究中,使用木瓜蛋白質分解酵素之方式,是先去除粗木瓜酵素中之不溶性膠狀物,再以溶於水溶液之木瓜蛋白質分解酵素,進行水解反應,如此,將去除木瓜脂肪分解酵素,而無法發現其可能具有不錯的分割潛力。

 

  相反地,我們嘗試直接將粗木瓜酵素置於含 ( R,S ) - Naproxen 三氟乙酯或三氟乙硫酯之飽和水異辛烷,進行水解反應,結果發現:以往被當作廢棄物之木瓜脂肪分解酵素,具有與念珠菌脂肪分解酵素相當的立體選擇性與反應性,尤其是其可視為一種天然固定化酵素,而擁有更佳之熱穩定性,故有取代念珠菌脂肪分解酵素之商用應用潛力。到目前為止,利用木瓜蛋白質分解酵素進行 ( R,S ) - Naproxen thionoester 水解分割的想法尚未完成,但我們的研究方向,已轉至包括木瓜之植物乳汁來源脂肪分解酵素之分割製程開發。

 

        以上所述研究過程中發生的小插曲,明白顯示:研究上的發現,應該是偶然造成的,決非是事先規劃而得到之結果。當然,這並非意指這種結果可以不勞而獲與無中生有;相反地,此成果是在相關主題之研究過程中,不忽略任何可能性,再加上契而不捨的嘗試與努力以及一點上天恩寵所致。

瀏覽數  
  • 轉寄親友
  • 友善列印
  • 新增到收藏夾
  • 分享
將此文章推薦給親友
請輸入此驗證碼
Voice Play
更換驗證碼