文／淡水馬偕紀念醫院醫學研究中心研究助理柯俊銓
訪談主題期刊：Adaptable interaction between aquaporin-1 and band 3 reveals a potential role
of water channel in blood CO2 transport. FASEB J. 2017(10): 4256-4264.
研究員許淳欣博士為馬偕醫學研究部輸血醫學中心成員，其關於「水通道蛋白（Aquaporin-1）」的研究榮獲刊登於FASEBJournal當中。
「水通道蛋白（Aquaporin-1）」為一種位於細胞膜上讓水分子進出細胞的孔道蛋白質，功能就像細胞膜上的「水之門」，它是1988 年由阿格雷（Peter Agre）在分離紅血球細胞膜上Rh 蛋白時偶然間發現的。阿格雷教授正是許淳欣研究員當年念博士班時每學期的論文考核委員之一。日後許淳欣研究員進入馬偕紀念醫院醫學研究部輸血醫學中心工作，主要專攻東南亞特有的米田堡（Miltenberger）血型。
帶三蛋白
人體內的二氧化碳（CO2）運輸代謝主要是以碳酸氫根離子（HCO3−）形式存在，其反
應公式如下：CO2 ＋ H2O H2CO3 HCO3−＋ H+。CO2 由紅血球內部的碳酸酐酶（Carbonic anhydrase, CA）催化成HCO3−，再由細胞膜上的「帶三蛋白（Band 3）」送至紅血球外。在肺部要排出CO2 時則走相反方向還原。帶三蛋白的數量和功能性直接反應在CO2/HCO3− 兩個化學結構轉換的效率。臨床實驗證明，帶米田堡血型的人其紅血球細胞膜上具有更多帶三蛋白，且在HCO3 − 濃度增高時，帶三蛋白效率更加提高。在運動時CO2 代謝增快，所以米田堡血型對運動表現更具有其優勢。
水通道蛋白
紅血球細胞膜上也有大量的水通道蛋白，CO2 與HCO3− 的化學轉換反應需要水的參與，許淳欣研究員此研究證實水通道蛋白與帶三蛋白會結合作用。過去的研究一直無法解釋為何紅血球膜上需要這麼多水通道蛋白，而這個秘密在許淳欣研究員的手上無意間被解開。
她原本想研究米田堡紅血球細胞膜上的帶三蛋白與水通道蛋白兩者之間特殊的關連性。原先觀察一如預期，但當她增加實驗環境裡的水含量時，卻發現原本緊密結合的帶三蛋白與水通道蛋白分開了。由此看來，帶三蛋白與水通道蛋白在紅血球膜上的結合，會隨環境裡滲透壓的改變而變化。這發現也可能可以解開紅血球經過微血管時一些生理現象的矛盾。
當紅血球通過微血管時，其體積受到擠壓會形變並排出內部水分，此時紅血球內部水分減少，理論上會影響紅血球內部碳酸酐酶轉換CO2 變成HCO3− 的作用。不過由此研究結果來看，當紅血球快缺水時，帶三蛋白與水通道蛋白開始結合，水通道蛋白快速將水運入紅血球內讓碳酸酐酶將CO2 轉換為HCO3−，與其結合的帶三蛋白能立即將HCO3− 排出，雙方因為
近距離，形成一個高效率反應組合。即使紅血球內部缺水，還是能有效率地進行CO2 轉換代
謝，這可能是紅血球細胞膜上存在大量水通道蛋白的其中原因之一。
技術成熟 天時地利人和的研究成果
許淳欣研究員選擇的工具是觀察螢光生命週期的影像顯微鏡，以此來測量螢光共振能量轉移（Förster Resonance Energy Transfer by Fluorescence Lifetime Microscopy, FLIMFRET）
。測量蛋白分子反應結合時其標定螢光能量轉移的增減，可準確評估蛋白分子間的反應情形。
此實驗在技術層面上其實相當困難，但很幸運的，當時陽明大學光電所所長高甫仁老師及中研院細生所游正博所長實驗室都在技術層面上長期給予最大的幫助、支持。
許淳欣研究員描述進行此研究的天時、地利、人和，真的有如上帝安排好了似的。她分享美國某間著名的血液研究實驗室很久之前做過類似主題，但使用的研究方法稍微不同，觀察到較小的變化，當時便認為帶三蛋白與水通道蛋白應該無關連。
20 年後她使用更加靈敏的研究儀器和方法，找到兩者生理上的關連性。雖然這不是原本的研究目標，卻有意外的發現，且這個主題與她的淵源久遠，可回溯至博士班時的阿格雷老師，這也許是神的幽默吧！
研究人員想找出現象背後的原理，醫師研究希望能實際運用在治療上，雙方雖著眼點不同，但彼此成果相輔相成，皆是為馬偕紀念醫院奉獻心力的一份子，也祝福她未來研究的路上，上帝永遠相隨引領。◎
↑許淳欣研究員( 前排右2)、林媽利教授( 前排左2) 與輸血醫學中心團隊。