王子斌 副教授 (Tzu-Pin Wang, Ph.D., Associate Professor)

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辦公室:N817實驗室(N835後面)

研究室:N835生物觸媒實驗室
電 話:073121101 ext 2756
E-mailtzupinw@kmu.edu.tw

 

學歷:
國立台灣大學森林系學士(1989)
美國加州州立大學Fullerton分校化學暨生物化學系碩士(1994)
美國紐約州州立大學以及Syracuse大學化學系博士(2000)

 

經歷:

美國紐約州立大學水牛城分校(State University of New York, University at Buffalo)生物化學系博士後研究員(2000.12 – 2002.12)
美國紐約州立大學水牛城分校(State University of New York, University at Buffalo)化學系博士後研究員(2003.1 – 2005.8)
高雄醫學大學醫藥暨應用化學系助理教授(2005.9 – 2013.2)

高雄醫學大學醫藥暨應用化學系副教授(2013.2 – 迄今)

 

王子斌副教授─生物觸媒化學實驗室簡述

本實驗室研究充分結合傳統有機合成化學、化學動力學、無機化學、生物化學、及分子生物技術,配合在分析化學及材料化學的應用,於基礎的化學原理探討下,有四大研究方向:核酸酶(ribozyme)、核酸藥物、化學探針(chemical probes)、瓊酯醣(agarose)。本實驗室目前第一個研究重點,在於研究和酸分子結構及其生物技術開發。我們的第二個研究重點,係根據本實驗室先前發展出的核酸phosphormaidation反應,應用於更有效的合成核酸結構修飾標定鍵結產物及peptide-oligonucleotide conjugates (POCs)方法的開發,結合bioorthogonal反應,發展高效能核酸化學conjugation方法及應用,期許未來能發展出更具專一性且無副作用的核酸藥物,達到疾病治療的目標。本實驗室第三個研究重點,為有機合成化學探針,可作為在樣品或生物體內,即時的螢光定量與顯影分析,作為酵素活性檢測或早期疾病發生之試劑。本實驗室目前第四個研究重點,是經由對瓊酯醣的基礎物性及化學結構之探討,由台灣本土紅藻類純化出生醫分生研究等級的高純度低背景值的瓊酯醣,及其衍生物之開發。未來實驗室也希望能進行,關於神經退化性疾病的基礎生物無機化學及酵素動力學原理和生化分生技術的訓練外,另外在有機合成方法及其他基礎化學領域上獲得充實完整的研究能力,對於學生未來從事跨領域學習會研究,就會有莫大的助益。

 

目前研究重點:

I.生物觸媒化學:核酸酶(ribozyme)的人為演化篩選、結構、動力學特性、及催化反應機制分析探討

本研究主題是經由人為演化(in vitro evolution)的方法,以組合化學(combinatory chemistry)方試所篩選出具有催化功能的核醣核酸分子(RNA),又稱為核酸酶。這些篩選出的核酸酶個分子,經由催化反應動力學的速率常數測量分析,我們可以了解核酸酶的受質專一性、一級及二級結構、受質或金屬離子結合位置之區域結構、金屬離子相依性及RNA內金屬離子螯合的型態、酸鹼對催化之影響、及期催化反應機制推演。這些結果可以幫助我們建立類似蛋白質酵素催化的in trans系統。本研究的核心目標,在於深入探討核酸酶的催化機制,了解其基本的催化原理,並與類似催化 功能的蛋白質酵素比較,了解這些生物催化劑催化機理的異同。未來我們將會持續結合有機合成及組合化學的方式,利用人為演化,開發更多具有催化特殊化學反應 的核酸酶、探討它們的結構、催化特性、反應機制、及其生物科技應用。我們中遠程研究目標,是利用核酸酶的催化活性來發展生物感測器。

 

II.核酸化學及核酸藥物之研究開發;phosphormaidation反應之應用於核酸分子標定修飾及POCs的合成備製

本研究植基於我們實驗室先前開發出的核酸phosphoramidation反應方法,提供重要的核酸結構修飾平台,得以有效的將小分子例如biotin類分子或fluorescein等螢光分子,或是例如胜肽、蛋白質等大型生物分子,共價鍵結上DNA或RNA,成功解決目前核酸conjugation反應的低產率低效能問題;本實驗室目前更將核酸phosphoramidation反應,與click chemistry及Staudinger ligation等重要bioorthogonal反應結合,發展更高效能的核酸conjugation反應,做為未來開發廣用性核酸分子標定方法及核酸生物感應器之基礎。本實驗室也已成功利用該方法,有效的備製出peptide-oligonucleotide conjugates (POCs),經由應用生物體內的antisense DNA之gene silencing,或是interference RNA及microRNA之促進mRNA生物降解等機制,未來應用於臨床治療及基礎研究,研發出更具專一性且無副作用的核酸藥物,達到疾病治療的目標。經由我們對核酸phosphoramidation反應的基礎有機反應機理探討,改善phosphoramidation反應方法,已經顯著的提升POCs的產率,增加這個反應的實用及廣用性;我們將持續努力,讓phosphoramidation反應成為未來備製POCs的主流方法。我們將會以大腸桿菌(E. coli)來當作我們的模型系統,證明我們所設計的POCs可以抑制細菌的生長,進而證實POCs在未來所有疾病治療上的潛力。希望再未來我們將能夠以核酸輔助小分子藥物,能更有效的治療所有疾病,降低病人因服用藥物的副作用,增進全人類的健康福祉。

 

III.螢光化學探針(chemical probes)之有機合成:利用生物正交(bioorthogonal)反應,於有機合成螢光小分子探針,以為酵素活性或早期疾病發生檢測之試劑。

此為本實驗室目前主要研究重點。在本研究中,我們合成出關鍵的bicyclononyne (BCN)衍生物,並利用copper-free的1,3-dipolar azide-alkyne cycloaddition反應,將螢光或具標靶特性分子修飾鍵結上,獲得化學探針,以做為能定量例如butyrylcholinesterase等酵素活性,或是早期測發現例如癌等症病之試劑,達到即時疾病治療之目標。因此本研究以有機合成為主,配合螢光光譜學,酵素動力學、及細胞生物螢光影像,建構出以化學為主體的跨領域研究。

 

IV.瓊酯醣(Agarose)化學:生醫分生級的瓊酯醣之醇化及其衍生物之開發

本研究主題是經由國產紅藻類植物,純化出能應用於生醫分生研究等級的高純度低背景值的瓊酯醣,再藉著物理或化學轉換或修飾,生產出更高單價的低熔點瓊酯醣。這些純化出來的瓊酯醣,可以經由物理或化學處理,生產出瓊酯醣膠體粒子(agarose bead)、進而研發處可應用於生物分子純化分離且更高經濟價值的瓊酯醣膠體粒子衍生物,並且也可用於開發多孔性的組織再生的基質材料。本研究成果不只可以滿足國內目前生醫分生研究所需求的瓊酯膠及其衍生物,也能將這些產品外銷國外、提升台灣經貿實力及生技產業未來發展的空間;最後也可藉由提升本土紅藻類植物的經濟效益,改善沿海居民的經濟能力極促進國土的永續開發利用。

 

未來計畫延伸研究主題:

生物無機化學:神經退化性疾病與腦內金屬離子平衡失調及其治療

我們實驗室在未來,希望能進行高等生物的金屬新陳代謝的基礎研究,特別注重於研究金屬離子於哺乳類動物腦部的調控平衡(homesstasis imbalance)與神經退化性疾病例如帕金森氏症(Parkinson’s disease)、阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease)、及prion diseases等之因果關係,進而由無機生物化學的角度,設計合成適當的藥物,做為在未來能有效的緩合或治療這些疾病,減輕病人的痛苦及家人的負擔;我們也希望能找出適當非侵入性的分析方法,這些疾病的發展早期,就能予以檢測並有效的治療,防止這些神經退化性疾病的惡化及產生。

 

專利發明

  1. Wang, T.-P. (王子斌) and Y.-J. Chiou (邱奕璋) (2014) Methods for conjugating nucleic acids with small molecules, U.S. Patent No.: US 8,765,934 B2, Date of Patent: Jul. 1, 2014.
  2. Wang, T.-P. (王子斌) and Y.-J. Chiou (邱奕璋) (2014)將核酸街上小分子的方法(Methods for conjugating nucleic acids with small molecules), Taiwan Patent No.: I464402, Date of Patent: Dec. 11, 2014.
  3. Wang, T.-P. (王子斌), N. C. Ko (柯霓蒨), and Y.-C. Su (蘇郁智) (2015)核酸共軛物的液相合成法(Liquid phase synthesis of a nucleic acid conjugate), Taiwan Patent No.: I471331, Date of Patent: Feb. 1, 2015.
  4. Wang, T.-P. (王子斌)and Y.-C. Su (蘇郁智) (2018) Reagents for universal site-specific labeling and modifications of nucleic acids, U.S. Patent No.: US 9,856,285 B2, Date of Patent: Jan. 02, 2018.

 

過去十年期刊著作

1. Huang, C.-H., Y.-T. Chang, S. Severance, J.-Y. Feng S.-Y. Hou, M.-M. Gong, C.-C. Hwang, C.‐Y. Dai, J.-J. Wang and T.-P. Wang*. (2022) Time-dependent effects of storage at –80 °C on the stability of butyrylcholinesterase activity in human serum. Pract. Lab. Med., 31, e00298. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352551722000373

2. Fang, B.-K., C.-Y. Dai, S. Severance, C.-C. Hwang, C.-H. Huang, S.-Y. Hou, B.-L. Yeh, M.-M. Gong , Y.-H. Chou, J.-J. Wang and T.-P. Wang*. (2022) Sensitive assay for the lactonase activity of serum paraoxonase 1 (PON1) by harnessing the fluorescence turn-on characteristics of bioorthogonally synthesized and geometrically controlled chemical probes. Molecules, 27 (8), 2435. https://www.mdpi.com/1420-3049/27/8/2435/htm

3. Gong, M.-M., C.-Y. Dai, S. Severance, C.-C. Hwang, B.-K. Fang, H.-B. Lin, C.-H. Huang, C.-W. Ong, J.-J. Wang, P.-L. Lee and T.-P. Wang*. (2020) Bioorthogonally synthesized and disulfide-containing fluorescence turn-on chemical probe for measurements of butyrylcholinesterase activity and inhibition in the presence of physiological glutathione. Catalysts, 10 (10), 1169. doi:10.3390/catal10101169

4. Hwang, C.-C.,* P.-R. Chang, C.-L. Hsieh, Y.-H. Chou, T.-P. Wang. (2019) Thermodynamic analysis of remote substrate binding energy in 3α-hydroxysteroid dehydrogenase/carbonyl reductase catalysis. Chem. Biol. Interact., 302, 183-189.

5. Wang, T.-P. *, Y.-C. Su, Y. Chen, S. Severance, C.-C. Hwang, Y.-M. Liou, C.-H. Lu, K.-L. Lin, R. J. Zhu, E.-C. Wang. (2018) Corroboration of Zn(II)-Mg(II)-tertiary structure interplays essential to optimal catalysis of a phosphorothiolate thiolesterase ribozyme. RSC Adv., 8, 32775-32793. https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/ra/c8ra05083j

6. Hwang, C.-C.*, P.-R. Chang, T.-P. Wang. (2017) Contribution of remote substrate binding energy to the enzymatic rate acceleration for 3α-hydroxysteroid dehydrogenase/carbonyl reductase. Chem. Biol. Interact. , 276, 133-140.

7. Su, Y.-C., Y.-L. Lo, C.-C. Hwang, L.-F. Wang, M. H. Wu, E.-C. Wang, Y.-M. Wang, T.-P. Wang*. (2014) Azide–alkyne cycloaddition for universal post-synthetic modifications of nucleic acids and effective synthesis of bioactive nucleic acid conjugates. Org. Biomol. Chem., 12, 6624–6633.

8. Su, Y.-C., H.-Y. Chen, N. C. Ko, C.-C. Hwang, M. H. Wu, L.-F. Wang, Y.-M. Wang, S.-N. Chang, E.-C. Wang*, T.-P. Wang*. (2014) Effective and site-specific phosphoramidation reaction for universally labeling nucleic acids. Anal. Biochem., 449, 118-128.

9. Chang, Y.-T., C.-Y. Lin, P.-L. Lu, C.-C. Lai, T.-C. Chen, C.-Y. Chen, D.-C. W, T.-P. Wang, C.-M. Lin, W.-R. Lin*, Y.-H. Chen. (2014) Stenotrophomonas maltophilia bloodstream infection: Comparison between community-onset and hospital-acquired infections. J. Microbiol. Immunol. Infect., 47, 28-35.

10. Huang, S.-J., T.-P. Wang, S.-I. Lue, L.-F. Wang*. (2013) Pentablock copolymers of pluronic F127 and modified poly(2-dimethyl amino)ethyl methacrylate for internalization mechanism and gene transfection studies. Int. J. Nanomedicine, 8, 2011–2027.

11. Hwang, C.-C.*, Y.-H. Chang, H.-J. Lee, T.-P. Wang, Y.-M. Su, H.-W. Chen, P.-
H. Liang. (2013) The Catalytic Roles of P185 and T188 and Substrate-Binding Loop Flexibility in 3a-Hydroxysteroid Dehydrogenase/Carbonyl Reductase from Comamonas testosterone. PLOS ONE. 8, e63594.

12. Wu, S.-C., K.-L. Lin, T.-P. Wang, S.-C. Tzou, G. Singh, M.-H. Chen, T.-L. Cheng, C.-Y. Chen, G.-C. Liu, T.-W. Lee, S.-H. Hu, and Y.-M. Wang*. (2013) Imaging specificity of MR-optical imaging agents following the masking of surface charge by poly(ethylene glycol). Biomaterials, 34, 4118-4127.

13. Hsu, S. C. N., T.-P. Wang, C.-L. Kao, H.-F. Chen, P.-Y. Yang, and H.-Y. Chen*. (2013) Theoretical study on the protonation of the one-electron reduced guanine-cytosine base pair by water. J. Phys. Chem. B, 117, 2096−2105.

14. Chen, P.-Y., C.-Y. Zhou, H.-M. Chen, C.-H. Yang, T.-P. Wang*, and E.-C. Wang*. (2013) Synthesis of novel four-fused-ring chromeno-benzoxepinones from salicylaldehydes and 1-benzoxepin-5-ones via the oxa-Michael reaction/aldol condensation. ARKIVOC, (iii) 24-35.

15. Chen, P.-Y., Y.-H. Wu, M.-H. Hsu, T.-P. Wang, E.-C. Wang*. (2013) Cerium ammonium nitrate-mediated the oxidative dimerization of p-alkenylphenols: a new synthesis of substituted (±)-trans-dihydrobenzofurans. Tetrahedron, 69. 653-657