全國中小學科展

醫學與健康科學

Analysis of lncRNA, miRNA , mRNA-associated ceRNA networks include in promoting glioma cancer

The ceRNAs as a class of RNAs act by competitively binding to miRNAs and limiting their regulatory effect on the target genes. Increasing evidences point to the role of ceRNAs in glioma cancer. So far, limited studies have been reported on the role of ceRNA in the development in glioma cancer. In this study, we have analyzed online RNA sequencing data in order to predict the ceRNAs which are putative regulators of in glioma cancer.

探討組蛋白脫乙醯酶HDAC7對於癌細胞DNA損傷修復機制之影響

DNA損傷導致的基因體不穩定是癌症的共同特徵,而細胞依賴DNA損傷反應 (DDR) 來感知和修復受損的DNA,以維持基因體完整。DDR由DNA損傷傳感信號和修復網絡組成, DDR的活化可阻滯細胞週期並啟動DNA修復,是應對DNA損傷的關鍵步驟。其過程受許多因素調控,包括多種轉譯後修飾如乙醯化、脫乙醯化、小泛素化等。HDAC7是組蛋白脫乙醯酶,該家族成員有多個已被證實參與DDR且在多種癌細胞中常過量表現。最近研究發現HDAC7具小泛素蛋白E3連接酶活性,但相關研究甚少,因此欲探討HDAC7在DDR所扮演的角色。 本研究使用西方墨點法、免疫螢光染色、流式細胞儀分析、細胞存活率測試和細胞群落形成能力實驗,發現以RNAi技術將細胞的HDAC7基因沉默後會降低DNA損傷引起的ATR-Chk1及ATM-Chk2訊號強度,使不能有效率活化檢查點,並對DNA損傷藥物較敏感。由以上結果顯示,HDAC7有潛力做為抗癌藥物研發的新目標。

How do antihypertensive agents decrease the high mortality rate of sepsis and septic shock? (探討抗高血壓藥物如何降低敗血症的致死率)

過去已知敗血症患者使用β受體阻滯劑能有效改善心律、酸鹼參數、降低死亡率,在嚴重敗血症和敗血性休克的急性期,持續使用β受體阻滯劑可降低90天內的死亡率。然而,其中的分子機轉仍不明。我們先前利用健保資料庫進行大數據分析並以動物實驗驗證,發現β受體阻滯劑中的atenolol能顯著減少敗血症的致死率。此研究中,我們以LPS (脂多糖) 作為敗血症誘導劑,並利用西方墨點法及逆轉錄聚合酶鏈式反應等生物技術,來探討其中可能的保護機轉,結果發現atenolol可減緩肺部上皮細胞的EMT (上皮間質轉換)及先天免疫巨噬細胞的過度活化。因此,atenolol似乎能減緩LPS造成肺部的傷害,未來有望應用至臨床,以克服敗血症所造成的高死亡率。

探討病毒配體與樹突細胞間的交互作用

由於新冠肺炎的影響,引發了世界的一陣恐慌,也促使我對於免疫系統及病毒之間的交互作用有了更濃厚的興趣。而在疾病的肆虐之下,疫苗儼然成為對抗病原體的重要武器。試想我們若能找到某些化合物,在未找到特定疾病的疫苗之前,能藉由化合物刺激增強人體免疫能力,進而達到對抗病毒的功效,或許會是未來萬用疫苗的首選。 目前已知一種配體R848在RNA病毒界具有一定的代表性,在動物實驗中對冠狀病毒的感染也有一定的功效,因此我希望進一步探究此配體在免疫系統中的作用。本研究以細胞株及小鼠骨髓細胞為材料,以R848、CpG等2種不同的配體刺激,發現R848濃度會影響細胞的分化種類及活性,而經過CpG再刺激的細胞將會被活化。且若於發育過程受到持續高濃度R848刺激,將會使細胞活性下降,進以避免自體免疫反應的發生。透過此研究,可初步了解R848影響免疫系統的途徑。

探討 Kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside 對人類小細胞肺癌之功效

肺癌為全球最常被診斷的癌症之一,主要分為非小細胞肺癌與小細胞肺癌,其中小細胞肺癌是最具侵略性、致死性且預後最差的肺癌。目前針對小細胞肺癌仍未有有效的療法。 本研究探討花生外皮萃取出之山奈酚醣苷衍生物 kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside 對小細胞肺癌的抗癌功效。我們發現細胞株H1688經藥物處理後細胞存活率明顯降低,以流式細胞儀細胞週期分析,隨藥物劑量增加時 sub G1 期細胞數明顯上升;以 Annexin V 觀察發現藥物劑量增加時細胞逐漸走向晚期凋亡,此外,隨劑量增加 c-PARP、caspase-3、-3和 -9 的蛋白表達都有增進,同時也造成粒線體膜電位下降與 cytochrome c 釋放,另外我們透過西方墨點法分析發現隨著藥物劑量的增加,p53蛋白的表現量下降且有磷酸化的現象,並且在經過咖啡因的處理後藥物對細胞株的毒殺作用更加明顯,由實驗結果可知kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside能夠良好的誘導H1688細胞凋亡,有潛力成為治療小細胞肺癌的藥物。

尿液中不同物質對磷酸鈣、草酸鈣與尿酸結晶速率的影響

本研究主要研究人類尿液中,腎結石中的奈米細菌(nanobacteria)是礦物結晶或細菌成長作用,使用自製分光光度計,以OD值的差異劃分,結果顯示奈米細菌呈現礦物結晶特徵,成分分析亦證為磷酸鈣。之後研發腎結石抑制劑時,使用自製人工尿液,以磷酸鈣Ca3(PO4)2、草酸鈣CaC₂O₄和尿酸(C5H4N4O3)為主體,分別測試維他命C、(•OH)、模擬管壁發炎、模擬尿液pH值變化,並觀察其結晶型態變化,結果發現模擬管壁發炎OD值最高1.4,尿液pH值5時OD值 1.3次之。推斷腎結石主因與管壁發炎最密切,其次是pH值變化,偏酸與過鹼皆易產生結晶。最後以自製的結石抑制劑比較傳統C6H5K3O7(檸檬酸鉀) 抑制劑,本研究抑制劑OD值呈現較佳抑制效果。

以類器官為轉譯研究模式探究乳癌標靶藥引發腸道副作用之機制與對應策略

本研究以腸道類器官(organoid)模擬體內環境,分析乳癌標靶藥物Lapatinib與Tucatinib對腸道產生副作用的差異。Lapatinib明顯抑制ileum及colon organoid的形成,其IC50低於Tucatinib約1000倍。其中Lapatinib特別對adult type organoid較具明顯抑制作用,顯示影響腸道上皮細胞的分化功能。以RNA seq 與Ingenuity pathway Analysis分析藥物對organoid中轉錄體表現的影響,Lapatinib 在colon organoid中增加腸道發炎、葡萄糖代謝異常、氯離子外流等基因群的表現,並降低crypt發展的基因群。其中,Lapatinib藉由增加Glut3的表現提高organoid對葡萄糖的吸收,此作用受到L-ascorbic acid (Vitamin C)抑制,亦增加GABA receptor 提高氯離子外流,顯示代謝與電解質失衡及發炎作用可能為lapatinib造成腹瀉的主因之一。以3D organoid為可信賴的轉譯研究模式,我們發現同屬HER2 tyrosine kinase inhibitor的Lapatinib與Tucatinib對腸道功能產生迥然不同的影響,並發現合併使用Glut3 inhibitor或GABA receptor antagonist可能可成為減緩Lapatinib副作用的對應策略。

上皮細胞黏附因子(EpCAM)對腫瘤微環境與上皮間質轉化(EMT)影響之機制探討

上皮細胞黏附因子 (EpCAM)參與了細胞的黏附、信息傳遞、增殖及分化等功能,並在惡性腫瘤組織中大量表達,被當作各種癌症的診斷標誌物,因此被認為是治療癌症的重要關鍵。另外近期研發的抗EpCAM中和性抗體被認為能抑制EpCAM的訊息傳遞,導致腫瘤細胞的死亡,也可以降低癌細胞中PD-L1蛋白的表現,進而導致腫瘤細胞死亡及活化T細胞殺死癌細胞的能力。 為了觀察EpCAM是否會對癌細胞造成影響,我們將癌細胞分成野生型 (wild type)以及EpCAM基因剔除細胞株,並以Western blotting及qRT-PCR確認實驗組的EpCAM基因有確實被成功剔除。進一步利用細胞存活率及細胞群落實驗證實EpCAM會促進大腸直腸癌細胞增生,並以抑制劑DAPT和TAPI-1處理證實EpCAM訊息傳遞會增加癌細胞轉移與侵入能力。接著為了驗證EpCAM中和性抗體的作用,我們用EpCAM中和性抗體處理癌細胞後,由細胞凋亡實驗確認EpCAM中和性抗體確實會促使癌細胞凋亡。我們的研究結果顯示EpCAM的訊息傳遞會促進腫瘤增生與轉移,而EpCAM中和性抗體於癌症治療中的高度前瞻性,期許將來能在癌症治療中提供一個可行有效的療法。

高壓氧對動物的傷口癒合

本研究探討高壓氧治療對動物傷口的進程時間與皮膚創口的癒合品質。使用自行開發之動物高壓氧艙(1.4~3ATA),幫助流浪動物結紮傷口快速癒合,並救助傷口嚴重潰爛,瀕死的流浪動物。本研究選30隻體態相近之流浪貓,進行節育手術後隨機抽取15隻貓作為試驗組,其餘15隻貓作為對照組。試驗組在常規治療的基礎上,每天再採用1個小時的高壓氧治療,對照組僅採用常規治療,持續觀察兩組試驗動物的傷口癒合進程,其結果顯示試驗組無論是傷口癒合速度或瘢痕組織的平整度皆優於對照組,瀕死動物救治實驗,成功救活無法手術的流浪動物。

探討橙皮苷(Hesperidin)及綠原酸(Chlorogenic acid)混合處理對結腸癌細胞(HCT116)存活率的影響

癌症常年在我國十大死因中位居第一,而其中結腸、直腸和肛門癌的死亡率排第三,並有逐年增加趨勢。中草藥萃取的藥物分子已被證實可抑制癌症,研究發現橙皮苷 (Hesperidin) 及綠原酸 (Chlorogenic acid) 可協同抑制具有雌激素受體ERα及ERβ的乳癌細胞 (MCF-7),並推測藥物是作用在雌激素受體/粒線體路徑,然而是哪類雌激素受體會受影響則缺乏資料。故本研究以MTT assay探討橙皮苷、綠原酸對缺乏ERα表現之結腸癌細胞 (HCT116) 的影響。結果顯示藥物單獨及混合作用下,當綠原酸濃度600 μM以上時能顯著抑制HCT116並具有劑量效應,然而橙皮苷及綠原酸對HCT116協同效應較不顯著,推測ERα在雌激素受體/粒線體路徑中扮演重要角色且參與在橙皮苷及綠原酸對MCF-7毒殺的協同效應中;因此推測上述藥物在不同細胞中可能作用於不同的抑制路徑,將來會以三陰性乳癌細胞為對象,進一步確認ERα扮演的角色,期望可在橙皮苷混合綠原酸抑制乳癌的路徑上提供更多證據。