Globo-H 及Allyl Globo-H系列醣分子的酵素合成
以醣轉移酵素(glycosyltransferase)合成多醣分子(oligosaccharide)同時結合醣核苷酸再循環(sugar nucleotide regeneration)的方法是翁啟惠於1982年首次在美國以論文發表,並在1990年代繼續發表超過100篇相關論文及取得10件國際專利(如US 5,278,299 June 11, 1994; US 5,461,143 Oct 24, 1995)。
此技術涵蓋利用人體常見的7-8個單醣分子來合成各種多醣分子,這是目前全世界唯一可以酵素大量合成多醣分子的方法,而其中的核心發明是醣核苷酸再循環的概念,也是解決醣核苷酸高價格及其反應後的副產物(核苷磷酸鹽,nucleoside phosphate)會抑制醣轉移酵素的問題。這個在美國發明的酵素合成多醣體技術可用來合成各種不同的多醣分子,包括Globo-H及Allyl Globo-H系列的多醣分子。
翁啟惠於2003年回台後,甚至在當院長期間(2006-2016),繼績研究多醣分子的合成,如博士生蔡宗義於2008年加入翁啟惠的實驗室即開始以酵素法合成Globo-H的研究。蔡宗義先依照翁啟惠以前所發表的方法,並參考2008年Peng Wang發表於Organic Letters以酵素合成Globo-H的方法,將所需的醣轉移酵素篩選並設法表現於大腸桿菌中(蔡宗義研究紀錄簿20081105-20100112頁240, 239, 238, 237)
並在2008年底左右對以酵素法合成Globo-H有初步構想。為別於過去已知的方法,蔡宗義也於2009至2010年間開始想辦法改善醣核苷酸再循環的一個酵素(galactokinase)及從Gb4到Gb5中間體的酵素。
2010年3至12月間蔡宗義繼續以薄層色層分析 (Thin Layer Chromatography,TLC) 測試他所用的醣核苷酸再循環的酵素法技術是否可合成Globo-H。這期間蔡宗義從TLC認為他所用的基質 (substrates) 有被酵素利用,且有產物生成,但缺乏化學分析數據 (即核磁共振儀 (NMR) 及質譜儀 (Mass Spectrometry,MS))證明所得產物是Globo-H。
這分析問題一直持續到2012年8月尚未解決,所以在2012年8月20日將浩鼎出資的產學合作計畫中以酵素法合成Allyl Globo-H系列醣分子的初步成果申請臨時專利。
2013年改成正式專利申請並加入其它數據,同時也將研究成果在2013年發表於美國化學會期刊(Journal of the American Chemical Society 2013/9/17) ,2016年5月17日獲得美國核准的製程專利 (US 9,340,812 B2)。
在2007-2011期間,浩鼎前後出資超過2千萬元委託中研院進行產學合作。
2007年11月起,浩鼎出資與中研院基因體中心特聘研究員陳鈴津進行4個產學合作計畫,包括用醣晶片分析OBI-822 Globo-H乳癌疫苗的免疫反應,及分析所產生的抗體對晶片上Globo-H及其他醣分子的親合專一性。
2010年7月26日浩鼎自中研院依技轉程序規定取得OBI-833 Globo-H癌症疫苗的專屬授權,契約明定中研院有任何改善此疫苗製造的新技術,應先告知浩鼎。OBI-822及OBI-833皆是以Globo-H連結到不同載體(或攜帶蛋白)而所製成的疫苗,兩者連結的方法與組成不同,但都需要用Allyl Globo-H當起始原料,因Globo-H本身無法用來合成疫苗。
2011年2月吳宗益接受浩鼎委託,開始進行由浩鼎出資的產學合作計畫並執行優化Allyl Globo-H之合成後,雙方就依合約定期討論進度及如何改善Allyl Globo-H的合成,以供浩鼎研發從Allyl Globo-H製作癌症疫苗。
於2011年7月間,浩鼎出資並由吳宗益主持的產學合作計畫聘請林侑蓁參與一鍋式化學法合成Allyl Globo-H,並協助蔡宗義製備以酵素合成Allyl Globo-H所需之原料Allyl Lactose,及以酵素法合成Allyl Globo-H產物的純化工作。後來發展出比Globo-H更容易純化的方法用以純化酵素法合成的Allyl Globo-H。
同年五月浩鼎許友恭與吳宗益又共同執行癌症疫苗相關的國家計畫,而浩鼎也提供價值超過1千萬元之醣分子材料參與這計畫;共同發明人翁啟惠,蔡宗義和吳宗益在這些合作計畫有以創作人的身份參與在基因体中心的内部討論。
依中研院規定,由公司出資的產學合作計畫成果,包括材料及智慧財產,屬出資公司浩鼎優先取得。(註: 優化Allyl Globo-H(而不是Globo-H)的合成方法是浩鼎委託中研院吳宗益所主持的產學合作計畫的第一目標,目的是用來研發製作OBI-822及OBI-833疫苗)。
因有產學合作及2010年簽的第一次專屬授權契約,浩鼎當時有依合約規定希望有償取得少量材料,以供測試合成法是否成熟可行。2011 年11月2日王正琪在給吳宗益共同發明人並副知翁啟惠的電郵,有提及浩鼎要向中研院購買Allyl Globo-H以供研發疫苗用於臨床試驗,翁啟惠看到這電郵對話後,以電郵回覆浩鼎王正琪並副知吳宗益,表示要先將以酵素法合成Allyl Globo-H的技術申請專利保護後,再經過技轉合約方能授權給浩鼎(見有提供的emails)。
蔡宗義於2012年4月間向翁啟惠表示希望能發表酵素法合成Globo-H的工作,翁啟惠在4月30日回給蔡宗義的電郵,提醒要發表文章的內容需涵蓋那些重點,同時也提及可能申請專利保護此酵素法,因這研究是由浩鼎出資的產學合作計晝,所以才考慮保護此研究成果(見前提供的email)。翁啟惠因在8月17日要赴美在美國化學會年會演講,由於考慮到此研究成果如沒先申請臨時專利,就會失去智慧財產的保護,因此才告訴蔡宗義所擬的草稿,除了供發表論文外,也要考慮申請專利。
後蔡宗義於8月 15日提供初步結果給陳淑珍及翁啟惠和吳宗益共同發明人,智財處陳淑珍即依此初步結果依程序申請美國臨時專利,但仍缺乏NMR及MS的分析數據,以證明產物確實是Allyl Globo-H,隔年(2013年)經補充完整的分析數據後,陳淑珍將臨時專利改成正式專利申請,於2016年5月17日取得美國製程專利(US Patent No. 9,340,812 B2)。這專利涵蓋Allyl Globo-H 系列醣分子(即Allyl Globo-H, Allyl SSEA3及Allyl SSEA4)的合成方法及酵素的來源。在這過程中,蔡宗義皆有在翁啟惠的每週實驗室同仁研究會議上說明他的進度。
Comments