黃傳翔教授專訪｜美國約翰霍普金斯大學

一位教授的學經歷與專業生涯之間的連結，往往是一段極具啟發性的旅程。我們本次有幸邀請到美國約翰霍普金斯大學病理學教授黃傳翔老師，分享他的學思歷程。黃老師專注於探索PI3K相關的訊息傳遞在腫瘤產生中的角色，並積累了豐富的研究經歷。他的學術歷程見證了一段由迷惘尋找方向到堅定追求研究的成長過程。在這次專訪中，我們探討了老師從臨床工作轉向研究的動機，並整理了老師對美國與台灣學術氛圍的觀察。此外，黃老師還介紹了訊息傳遞動態變化的研究以及研究工具發展的應用價值。在專訪中，黃老師提到了一個核心概念，即在自身經歷、興趣和專長之間尋找聯繫，從而編織出獨一無二的個人故事。這也是他給年輕學子的寶貴建議。

 黃傳翔老師的學經歷簡介

• 國立臺灣大學醫學系 (1992-1999)
• 國立臺灣大學內科部住院醫師 (2001-2003)
• The Johns Hopkins University School of Medicine/PhD/ Immunology/Biophysics (2003-2009)
• The Johns Hopkins School of Medicine/Postdoctoral Fellow (2009-2014)
• The Johns Hopkins School of Medicine/Research Associate (2014-2016)
• The Johns Hopkins University School of Medicine/Associate Professor (2016-迄今)

踏上研究之路
從臨床工作轉換到研究工作的動機

對黃老師而言，年少時期的自己並不確定未來道路，最初僅知對數學有興趣與天賦。高中聯考結束時，黃老師代表台灣出國參加數學奧林匹亞競賽，當時由媽媽代為填寫志願而進入臺大醫學系就讀。雖然黃老師並沒有抗拒念醫學系，但大學期間黃老師曾感到迷惘，不斷思索未來是否要當醫師，並試圖探索其他的人生方向。後來決定出國念博班嘗試作研究。在探索研究方向的過程中，結合大學時在免疫學實驗室當暑期生以及出國前累積的臨床經驗，當時認為免疫學是一門能結合研究與臨床的學門，所以在申請博班時決定申請以免疫學為主軸的學程。不過在博士班第一年偶然接觸了結構生物學（structural biology），讓黃老師有機會結合了自己在數學領域的濃厚興趣與能力，博士論文專攻於人類癌症中最常見突變的其中一種蛋白質—PI3K（phosphoinositide 3-kinases）的 3D 結構 [1]。在選擇博後的研究主題時，由於察覺自己對於探討機轉的興趣以及想繼續鑽研基礎研究的熱忱，結合在博班時做的主題 PI3K，找到了以 PI3K 以及細胞遷移 （cell migration） 為研究主題的實驗室（Dr. Peter Devreotes’ lab）接受博士後研究的訓練。

以學術為志業的人生：在求學與尋找教職過程中的心路歷程

黃老師表示，作研究與大學階段的學習經驗有所不同。大學期間，只需完成固定範圍的內容，而研究生階段則面臨研究方向的不確定性，因為可能連指導教授都不確定研究方向是否可行、結果會如何發展，所以研究生需要忍受一段在不確定中持續嘗試的過程。而尋找教職與當研究生所遇到的困難也不盡相同，黃老師認為念博班與把學術作為一生志業是兩件不同的事情。念博班是相當難得的訓練過程，就算之後不做研究，博班所訓練出的技能依然能在其他職業上派上用場。而如果要把研究當作畢生事業，除了要知道自己獨一無二的價值並讓外界看見自己的光芒之外，也要有能力將過去、現在與未來串聯成一個吸引人的故事，證明自己具備的獨特能力與自我價值能勝任這份工作，並向別人展現自己對未來發展的遠見（vision）。黃老師坦言年輕時的自己對於這方面的技能較為欠缺，也因此在謀職過程中遇到不少瓶頸，花了一段時間思考自己這輩子真正想做什麼事情。在面對困難與迷惘時，「只要這輩子能發現/發明一件重要的東西，此生便足夠」，這個信念是支持黃老師在迷惘與挫折時能夠堅持下去的動力。

對美國與台灣學術氛圍的觀察

談到美國與台灣的學術環境差異，黃老師坦言美國學術環境的高度競爭，但他也認為具有各領域的頂尖專家聚集是美國學術圈的一大優勢，很多好的想法是不同領域的專家共同討論後碰撞出的，可在美國國內甚至校內即能找到不同領域的專家進行合作。一個好的環境能吸引好的人才，而好的人才聚集能造就環境變得更好，形成一個正向迴圈，而正是這樣的迴圈塑造了美國極佳的研究環境。不過黃老師表示台灣也有傑出表現的領域，例如舉世聞名的肝癌研究以及半導體產業，而且台灣學術界的工作機會不一定比較少，美國的教職缺開出後可能有高達數百名的人進行競爭。因此對於有志在學界發展的人，重點是在想要求職的環境中，找到沒有前人做過的方向，並向別人展現「這個東西很重要，很值得研究，而且只有我能做得到」這樣的獨特之處。

實驗室的研究主軸與未來方向

研究主軸

黃老師的實驗室研究主題可分為訊息傳遞和工具開發兩部分。生物機轉探討以訊息傳遞網路（signal transduction network）為核心，從過去研究 PI3K 的基礎出發，延伸至PI3K涉及的相關訊息分子，如 Ras、MAPK（mitogen-activated protein kinase）等，深入探究訊息傳遞的動態變化。黃老師的實驗室專注於研究訊息分子的可激發性（excitability）機制，例如 PI3K、Ras 的活性具有波動特性，這種波在互相撞擊之後會抵消，類似於神經細胞動作電位會產生的作用，不同於大眾熟知的聲波或水波。此外，研究內容還包括這些訊息機制在細胞遷移、細胞生長、代謝等功能及癌症發展中的角色 [2-5]。

在工具發展方面，實驗室目前專注於生物感測器（biosensor）的開發 [6-7]。最初，黃老師開發這些工具是為了回答與訊息分子可激發性相關的問題，生物感測器的開發價值在於能夠同時在不同活細胞中進行即時（real-time）的影像觀察，因此可應用於訊息傳遞途徑和分子活性動態變化研究。然而生物感測器的應用範圍不限於此，還可進一步應用於藥物篩選、研究腫瘤與腫瘤微環境的交互作用等領域。

未來方向

關於未來實驗室的方向，黃老師提到後續想要將目前開發的工具應用於 3D 類器官 （organoid），不過 3D 類器官在細胞培養、細胞影像、轉染（transfection）等技術不同於 2D 細胞，所以仍有一些技術層面的挑戰需要克服。此外，未來方向仍將關注癌症領域，特別是在癌症免疫療法興起的背景下，對腫瘤細胞和腫瘤微環境中細胞之間的交互作用感興趣，並計劃利用生物感測器進行相關偵測。另一個未來方向是利用建模技術進行演算分析，例如建立數學模型以模擬細胞中多個蛋白質的活性動態變化。除了這些方向外，黃老師也表示可以從實驗室成員的其他專長中發展未來的新方向。

延伸閱讀｜#NEWS 生物感測器條碼──利用多個螢光基團搭配深度學習來快速解構細胞訊息網路

延伸閱讀｜黃傳翔老師實驗室網站

給年輕科學家的建議

適合從事研究工作的人格特質

從黃老師的觀點來看，進行研究需要具備特定的人格特質。研究不僅需要對問題有持久的興趣，更需要從多個角度長時間地進行探索和挖掘。這種能力與學生時代所需的考試準備技能以及臨床工作所需的果斷判斷力和即時決策能力大相逕庭。在研究過程中，對研究方向的不斷摸索、科學知識和實驗技巧的積累以及學習，都在考驗著每一位學生的邏輯思維、耐心、毅力和堅持不懈的意志。因此，沒有真正嘗試過，就無法確定自己是否真的喜歡或適合從事研究工作。

那麼，什麼樣的學生是一位優秀的研究生呢？黃老師認為，一位優秀的研究生應該對自己的研究主題充滿動力和想法，而不僅僅是按照指導教授的指示進行實驗。此外，不需要用待在實驗室的時間長短作為衡量指標，因為好的研究生自然願意花足夠的時間進行深入的研究並與指導教授討論他們的觀點。談及研究旅途中面臨的挑戰，黃老師指出，不被理解的孤獨、不確定性和失敗是每位學生都必須面對的問題。「只有自己了解自己所面臨的問題，也只有自己有辦法嘗試解決它」，這是黃老師在研究這條路上的心得體會。

如何選擇研究方向

從黃老師的自身經驗來看，擁有臨床醫學背景能使人對疾病解決具有更加切合實際的認知，想法也相對較為實際。然而，黃老師坦言，一些重大的醫學突破，例如 CRISPR/Cas9 基因編輯技術及 GFP（Green fluorescence protein，綠色螢光蛋白）的發展，起初並非源自於解決未解的臨床問題，而是從細菌和水母的研究開始的。這些源於好奇心驅使的研究（curiosity-driven research）雖然起初看似與臨床問題無關，但在深入探索後卻能帶來前所未有的工具，幫助科學家探索以前無法觸及的問題，甚至應用於未解的臨床問題。因此，如何選擇研究題目是一個關鍵。每個階段熱門的領域不同，也無法預測，所以黃老師認為興趣是最重要的考量。另外，對於研究生該如何找實驗室，黃老師建議可以先閱讀目標實驗室的相關論文。除了增進自己的背景知識之外，這也可以作為表現自己動機明確的方式，這是影響實驗室主持人是否願意收學生的重要因素。

現今的研究強調跨領域合作，因此進行生物研究並不僅僅限於生物學的角度。也可以從資訊科學、電機工程等不同學門的技術探討問題。以黃老師自身的經驗為例，黃老師的研究有時涉及模擬（simulation）或模型（modeling），需要寫程式編碼（coding）。此時就需要尋找具有這種專業的人進行合作研究。黃老師認為不同科系對學生的訓練不同，可培養出不同的專業能力與技術進行研究，因此可由自己的背景與專長找到從不同的角度切入問題。對於博士後研究員的生涯規劃建議，黃老師認為可以在原來的領域繼續鑽研，亦可以進入不同的領域的實驗室，但可以在不同方向中尋找連結性，這樣在未來求職時將有助於將自身經驗串聯成獨特的故事。

參考文獻

[1] Huang CH, Mandelker D, Schmidt-Kittler O, Samuels Y, Velculescu VE, Kinzler KW, Vogelstein B, Gabelli SB, Amzel LM. The structure of a human p110α/p85α complex elucidates the effects of oncogenic PI3Kα mutations. Science. 2007; 318(5857): 1744-8.

[2] Huang CH, Tang M, Shi C, Iglesias PA and Devreotes PN. An excitable signal integrator couples to an idling cytoskeletal oscillator to drive cell migration. Nat Cell Biol. 2013; 15(11): 1307-1316.

[3] Tang M, Wang M, Shi C, Iglesias PA and Devreotes PN, Huang CH. Evolutionarily conserved coupling of adaptive and excitable networks mediates eukaryotic chemotaxis. Nat Commun. 2014; 5: 5175.

[4] Zhan H, Bhattacharya S, Cai H, Iglesias PA, Huang CH†, & Devreotes PN†. An Excitable Ras/PI3K/ERK Signaling Network Controls Migration and Oncogenic Transformation in Epithelial Cells. Developmental Cell. 2020; 54(5), 608–623.e5

[5] Yang JM, Bhattacharya S, West-Foyle H, Hung CF, Wu TC, Iglesias PA, Huang CH. Integrating chemical and mechanical signals through dynamic coupling between cellular protrusions and pulsed ERK activation. Nat Commun. 2018; 9(1), 4673

[6] Yang JM, Chi WY, Liang J, Takayanagi S, Iglesias P, Huang CH. Deciphering cell signaling networks with massively multiplexed biosensor barcoding. Cell. 2021; 184(25), 6193–6206.

[7] Chi WY, Au G, Liang J, Chen CC, Huang CH, Yang JM. Imaging and analysis for simultaneous tracking of fluorescent biosensors in barcoded cells. STAR Protocols. 2022; 3(3), 101611.

採訪｜張芷榕、張乃有、劉姿婷

撰稿｜張芷榕、劉姿婷

審稿｜黃傳翔老師、劉姿婷