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進入「低溫電子顯微鏡」助抗新冠 諾獎得主法蘭克勉師生具跨域思維
2026/05/07 12:43 記者楊綿傑／台北報導
台大參與台灣橋梁計畫，邀請2017年諾貝爾化學獎得主喬渥金·法蘭克演講。（台大提供）
台灣大學參與「台灣橋梁計畫」，近日邀請2017年諾貝爾化學獎得主喬渥金·法蘭克（Joachim Frank）教授分享低溫電子顯微鏡（Cryo-EM）技術成為對抗COVID-19抗疫功臣之一的關鍵。他也勉勵師生要具備跨領域的思維並加以融會貫通，這會是破解複雜生命科學難題的核心鑰匙。
法蘭克任教於美國哥倫比亞大學，同時是美國家科學院、藝術與科學院院士。他與雅克·杜巴謝（Jacques Dubochet）和理察·韓德森（Richard Henderson）共同獲得2017年的諾貝爾化學獎。身為低溫電子顯微鏡的先驅，他在演講中分享了該技術與分子醫學和藥物設計的相關議題。
法蘭克指出，現代醫學的本質是「分子醫學」，早期的結構生物學多在體外將分子分離，透過研究其結構來設計藥物。然而，生命並非靜止，細胞內的分子如同精密的「分子機器」，在動態中執行各項生理功能。若要理解這些複雜的分子運作，科學家需要能捕捉每一幀動態的強大工具。
後續法蘭克開發出低溫電子顯微鏡中的關鍵影像處理技術「Spider」，能將電子顯微鏡捕捉到的數千張雜亂、二維的蛋白質投影影像，透過計算與重組，還原成精確的三維空間模型。這項突破克服生物樣本在電子束照射下容易受損的難題，也擺脫傳統X射線晶體繞射技術需耗費長時間生長高品質單晶的限制，使科學家得以在原子解析度下觀察生物巨分子的真實結構。
法蘭克說，該技術使研究人員得以在幾近自然生理狀態下，直接觀察蛋白質的動態變化，為核糖體運作機制、病毒感染路徑及藥物靶點設計等領域提供前所未有的視覺證據，成為現代藥物開發與生命科學研究中不可或缺的導航儀。而300 KV高階電子顯微鏡的問世，更使解析度跨越至原子層級，並進一步將研究版圖拓展至傳統晶體學無法觸及的生物分子動力學領域。
法蘭克提到，藉此技術，科學家能清晰觀察小分子藥物與癌症蛋白靶點的結合方式，也能解析心肌細胞中離子通道的動態構象，為心血管疾病的治療提供結構性的解方。時至今日，低溫電子顯微鏡已成為現代藥物開發與生命科學研究中不可或缺的核心工具，是對抗癌症、心臟病與疫情的重要功臣。
