全國中小學科展

高級中等學校組

上皮細胞黏附分子(EpCAM)與Dabrafenib對未分化性甲狀腺癌(ATC)進程機制之探討

上皮細胞黏附分子(EpCAM)與上皮細胞間黏附、信息傳導、增殖與分化等功能有密切關係,已被證實會在多種上皮癌細胞中大量表達,被視為一種可行的臨床標記。透過細胞群落、細胞存活率、細胞轉移與侵入試驗,觀察到EpCAM能增強未分化性甲狀腺癌 (ATC)的細胞增殖、生長、轉移與侵入能力。 此外實驗發現 dabrafenib小分子抗癌藥物處理的ATC,其細胞增殖、生長、轉移與侵入能力均有下降的趨勢。藉由西方墨點法發現,磷酸化ERK蛋白的表現量隨dabrafenib濃度的上升而逐步下降,顯示dabrafenib具有抑制ATC細胞訊息傳遞路徑中ERK蛋白磷酸化的效果,進而影響ATC的生長。因此若能進一步了解EpCAM和dabrafenib在癌細胞中的作用機轉,EpCAM相關藥物與dabrafenib未來在臨床應用上,或許能為ATC患者提供另一種治療方式。

「抑」生菌—探討LP33 (Lacticaseibacillus paracasei 33)的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞增殖的影響及機制

細胞外囊泡是近期生物醫學的新星,具有疾病檢測或攜帶藥物等醫學上的應用,由益生菌釋放的細胞外囊泡曾被報導具抗腫瘤細胞增殖作用的潛力。本研究將探討副乾酪乳桿菌LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞增殖的影響。首先,利用MTT呈色法、台酚藍細胞計數分析研究LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞短期增殖的效應;再利用細胞群落形成能力實驗檢測其長期效應。接續,分別利用碘化丙啶染色搭配流式細胞儀檢測分析和西方墨點法,探討LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞之細胞週期分布和細胞週期調節蛋白表現的影響。統整這五項實驗結果得知,LP33的細胞外囊泡可透過抑制細胞週期的進程進而抑制三陰性乳癌細胞的增殖。

「轉」瞬即「式」─路徑轉彎數與同字不相鄰一般式探討

本文旨在探討不同轉彎下,其路徑方法數的問題。在方格紙及長方體中,移動路徑方法數的一般式及期望值。從二維的路徑方法數一般式研究,延伸到三維的路徑方法數一般式,再分別探討二維、三維下路徑方法數的期望值及其關聯性,接著跳脫維度的概念,探討期望值間的關聯性。最後研究同字不相鄰的一般式。

怪稻棘得—利用CRISPR-Cas9探討水稻癒傷組織生產疫苗次單位蛋白的潛力

本研究以水稻細胞生產新冠病毒(SARS-CoV-2)的棘蛋白(Spike protein),證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2(ACE2 )結合進而感染宿主細胞,因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域(Receptor Binding Domain; RBD)基因序列,經過水稻密碼子最佳化(Rice codon Optimized)後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶(α-Amylase)序列中的第一段內含子(Intron 1),使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性,使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導(Sugar starvation)下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中,最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性,進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

聲音對小鼠情緒影響之探討

國外有許多研究指出,人類會因不同類型的聲音產生不同的情緒,因此我們想探討聲音的不同要素如何影響情緒,我們透過播放不同的音量、音頻、波形、節拍並觀察小鼠的行為,以推測聲音要素造成的影響。記錄的項目包含靜止時間、站立及抓咬次數和滾輪跑動圈數。在音量的部分,50dB時小鼠有較多的跑動圈數,推測小鼠較為興奮,而80dB時則有相反的結果。另外持續變化的音量,也會使小鼠興奮。音頻部分,8kHz的環境下,小鼠有較多跑動圈數,推測小鼠較為興奮,另一頻率為40kHz, 40kHz對於小鼠而言並不算高頻,期間小鼠有較少的探索行為,推測小鼠相當平穩安定。波型實驗未觀察出較有意義的差異性。節拍實驗中,小於80BPM時,小鼠的探索行為減少,推測小鼠情緒應為平穩安定,而高於150BPM的環境中,跑動圈數增加,推測此時較為興奮。皆無發現性別差異。由於80dB、40kHz和80BPM都有較長的靜止時間,我們又額外測試中央活動時間,結果僅 80dB時,小鼠中央活動時間無減少,至少代表小鼠的心情並非平穩,與另兩者不同。

馴風高手

本作品研究在於設計製造出一款能裝置在一般窗戶外側的“智慧型導風機”來引導室外自然風進入室內,以增加室內空氣的流通,構想是依操作者個人對進風量之喜好感受,設定按鈕電動驅動左右兩片導風窗板外推至適當角度後,再由風向感測器偵測出當下的風向數據,透過Arduino程式運算控制左右兩片導風板的葉片組,依不同風向進行一開一合的動作,讓側向風亦能導入室內,使得室內的空氣流通得到最大化,藉以改善室內的空氣品質。

白棘三列海膽管足的吸附脫離機制探討

管足為棘皮動物的特有構造。本實驗利用自製的實驗裝置,測得白棘三列海膽的管足在水中具有強大的吸附力,且該吸附力主要源自於黏性物質。在觀察管足吸附與脫離的過程中,我們發現管足在吸附時會朝向介質面做出擠壓動作,藉吸盤內部片狀的小骨關節產生形變,以釋放更多的黏性物質,也透過管足腳印的染色結果證實黏性物質的存在及分布。本研究歸納出白棘三列海膽吸附脫離的完整過程:黏性物質預先分布於吸盤表面及儲存於吸盤內部,當接觸介質面時,透過擠壓動作釋放大量黏性物質,並藉由去除黏性物質使管足快速脫離介質面。這種黏性物質可在水中作用,並且能夠被迅速移除,在仿生學上極具應用潛力。

胸奴纏余,難辨雌雄——以聚合酶連鎖反應檢驗蟹奴寄生率及雄蟹雌化的關聯

國內外針對扁平多囊蟹奴(Polyascus plana)少有研究,且研究寄主對象多為方形大額蟹。蟹奴具內寄生生活史,若需從外觀判定其寄生與否,需待內寄生階段成熟後,外寄生時期才突出的外體構造進行判別,前人則依此方法。本研究為第一個以白紋方蟹(Grapsus albolineatus)為寄主、利用扁平多囊蟹奴18s rRNA專一性引子進行內寄生判定,修正先前以有無外體判定寄生率的偏誤,顯示總寄生率上升。為探討根頭目寄生雌性化影響,首例以白紋方蟹為寄主,除無寄生、外寄生時期外,加入內寄生時期,探討各時期腹節雌性化現象,結果顯示有無外體與雄性腹節雌性化現象具顯著相關性。最後,本研究發現扁平多囊蟹奴寄生誘發一雄性寄主肝胰腺卵黃蛋白原基因之表現,為另一個寄生雌性化的現象。

利用機器學習分析音樂情緒與機器人實作應用

為消除播放清單中特定使用者所討厭的音樂類型,本研究結合音樂分析和自動播放器功能,利用深度學習技術分析音樂,將擁有類似情緒的音樂分為同一類。讓使用者自由選擇類別,提高播放清單的類別相似性和使用體驗。實作上使用Discord Bot呈現,其最大優勢是可提供多人多伺服器同時使用,且操作方便。儘管MobileNet的預測結果有待提高,但對使用者而言已不成問題,期望未來能夠進一步改進以提供更好的體驗。

埤塘的環境識覺與滿意度分析—以橫山書法公園的埤塘為例

橫山書法公園是許多民眾及學生的絕佳休閒景點。園區內除有書法藝術館,更有一處埤塘存在,此埤塘便是再生計畫的實例。我們想知道使用者對於埤塘的認知與了解程度,及使用者對於橫山書法埤塘公園的滿意度和想法。透過文獻回顧,我們使環境識覺獨立一個構面,而滿意度構面分成三部分,分別為埤塘景觀、休閒調適及公共設施。本研究主要探討環境識覺與滿意度之相關性,我們假設當使用者對於埤塘的認知程度高,滿意度也會呈正相關。故設計問卷量表,並使用嚴謹的統計分析及審查流程,最後發放正式問卷給使用者進行填寫,進行問卷結果分析。根據後續分析,我們發現當環境識覺程度愈高時,滿意度也會愈高,兩者呈顯著正相關,驗證了我們起初提出的假設。