研究發展要趕快
「新科技競爭激烈,即使向國外引進技術,對方必然要經過若干年才肯開放,此時沒被佔據的市場已經不多,再怎麼努力,發展也有限。過去我們還能依賴低廉的工資彌補科技上的差距,現在這個優勢逐漸消失,再不自己做研究就來不及了。」蘇遠志說。
未來的生物工業可以比做今天的資訊工業,創新的壓力極大,都是腦力密集的高科技。因此,國科會生物發展處處長田蔚城說得急切:「生物產品的生命周期短,一定要不斷有新東西出來,研究發展非常重要。」
國內現階段已有不少大企業把觸角伸入正熱門的資訊業,但對遠景光明的生物工業卻不太留意。只有大同公司兩年前設立了應用微生物研究室,並打算在大同工學院成立應用微生物系。負責人江晃榮表示,他們已自行開發出製造清潔酵素和環狀糊精的技術。
清潔酵素常加在洗衣粉裡,因為它是蛋白質分解,如果衣服上沾的髒東西成分是蛋白質,就會被它分解掉。這種酵素是一種枯草桿菌分泌的。
環狀糊精則是馬鈴薯澱粉經過一種細菌酵素作用,所形成的多醣化合物,可以添加在食品、化妝品、藥品裏當作安定劑,甚至能做成粉狀醬油、粉狀酒,要用時加水沖調即可。
前述這兩種產品已在實驗工廠裏製造成功,目前仍在試銷中。大同還想結合生物技術和原有的電子技術,試製生化工程產品。譬如把好氣菌和電極連接,做成生物感應器可用來偵測水質乾淨的程度。
腦力加勞力密集
永豐餘公司的關係企業台東興業,除了食品加工,一直從事生化產品的製造。其中和微生物有關的包括:紅麴菌所分泌的紅麴素,屬於食用色素;還有以細菌的孢子毒素殺死菜蟲的生物殺蟲劑。現在他們正在嘗試自製抗生素、異化澱粉等其他微生物產品。
用微生物賺錢的機構中,比較特殊的是汎球藥理研究所。汎球的發酵部成立九年,專接國外藥廠的計畫,替他們改良已知的菌種和發酵方法。他們培育的微生物會製造抗生素、胺基酸、酵素、維他命等等,不過受合約所限,一律要為計畫的投資人保密。
研究所的人員四分之三以上大專畢業。顯然,這不失為較高級技術人力密集地區可以發展的一個行業。
無論如何,在企業界致力生物工業之前,我們的研究主力仍然在學術研究單位。
到底對於微生物的應用研究,有那些適合我們開發,應該特別加強?「這要考慮市場大小、產品附加價值、國內技術能力等等因素,必須集合國內外專家,彼此討論以後才能訂出大概的方向。」田蔚城說。
國科會為生物技術擬了六項發展重點:遺傳工程、融合瘤、細胞及組織培養、酵素工技、發酵技術和生化工程。看來面面俱到。
醫療用品打先鋒
生物技術開發中心企劃部主任張天鴻認為,各方面的研究都要進行,不能偏廢,然而從開發的角度來看:「尖端科技有個特色,起初一定是用在附加價值最高的產業上,慢慢才普及到其他方面。」因此價昂、銷售市場穩定的醫療用品,常常是國科會開發計畫的主題。
假設發明了一種內服的新藥品,若要打進國際銷售網,通常必須符合美國食品藥物管理局的繁複規定,做各種動物試驗、臨床試驗;不等上數年、投下數千萬美元無法竟全功。
衡諸現實情況,適合國內現階段發展的醫療用品,包括體外診斷用的試劑、動物用藥品等。
台大生化科學研究所所長張文章選擇的研究對象,就是利用基因重組,以微生物製造動物的生長激素。如果成功的話,可以使飼養的肉食用家畜迅速長大,節省時間和人力,市場潛力不小。
張文章用的工具是大腸菌。大腸菌之所以備受基因工程學者的寵愛,起先是因為常見,容易操作;後來由於研究它的人多了,對它的生理構造、生化機制瞭解得越來越清楚,以後的學者為了方便,做實驗時第一個想到的就是大腸菌。
大腸菌是遺傳工程的功臣
大腸菌本身的「優點」自然不可忽視:培養液調配容易,在攝氏卅七度下,每廿五分鐘就分裂一次,好養又省錢。張文章說,現在甚至發展出一套把外來基因移入大腸菌的標準步驟,只要新物質不被排斥,幾乎百分之百可以成功。
移入只是第一步,看看基因在菌體中有沒有「表現」——也就是有沒有製造出動物生長激素——才是關鍵。萬一沒有表現,就要修改基因,要不然就得換種微生物試試。如果有了表現,再想辦法誘變菌種,使它製造出的新東西越多越好。
通常僅次於大腸菌的選擇是枯草菌。另外,酵母菌也是遺傳工程愛用的微生物,但是構造比較複雜,操作上更難;不過人類早已熟知酵母菌的發酵技術,大量生產反而比較容易。
酵母菌製作肝炎疫苗
被列為另一重點科技的B型肝炎防治計畫中,現在使用的疫苗稱為第一代,是直接抽取患過肝炎者的血液,把肝炎表面抗原提煉出來做成的。
目前國內積極進行研究第二代疫苗,目的是用微生物製造肝炎表面抗原,一方面可以大量生產,降低成本,對防治肝炎有利;另一方面,直接從人血製造疫苗,有可能把血液中未知的病原一起移轉過來,能減少一分危險總是好的。
榮總醫學研究部研究員朱廣邦說,現有好幾個單位同時進行第二代疫苗的研究。主要構想是,先使表面抗原的基因接合在大腸菌的「質體」上,質體是一個環狀的獨立遺傳單位,自己會複製,還會串門子,溜到其他菌體中。等移入的基因在大腸菌中有了「表現」,再設法處理酵母菌,使質體能自由進入酵母菌,然後就可在酵母菌中製造肝炎疫苗的材料了。
微生物生產能源
上面這些,是眼前即有利用價值的研究,然而生物工業是廿一世紀的主流,到時石油產量日低,生物能源的研究亦不可忽視。
吸引人的構想之一是找到或「做出」能夠快速分解纖維質為酒精的微生物來。
地球每年「生質」(biomass生物質量)產量約為一兆八千億噸,其中百分之卅六的成分是纖維質,因此如何利用此資源是很好的題目。尤其是許多農產、林產的廢棄物都含有豐富的纖維,若能從中製造酒精,即可實現垃圾變能源的理想。
其實現在已有不少的微生物發酵方法,可以把纖維原料變為燃料,但成本仍然很高,不及用石油划算。這類生物研究等於是備用的科技,但說不定那天就派上用場了。
我們或許可用遺傳學家霍爾丹一九二九年說的一句話,作為對微生物的禮讚:「要是一個小蟲子可以替你做好,何必自己累得半死去做那些化合物?」