全國中小學科展

醫學與健康科學

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。

探討半乳糖凝集素-4在腸道沙門氏菌感染中扮演的角色

此研究旨在探討當腸道沙門氏菌感染人類腸道上皮細胞(HT-29)時半乳糖凝集素-4(galectin-4)所扮演的角色。我們用野生型(wild-type)以及半乳糖凝集素-4 剔除(galectin-4 knockout)的HT-29細胞進行沙門氏菌感染。我們首先經由CFU計數探討galectin-4對細胞內細菌量的影響,並檢測細胞釋出的LDH及IL-18和mature caspase-1的量,以此研究galectin-4是否會活化發炎體(inflammasome)。結果發現, wild type HT-29 cells相較galectin-4 knockout cells有較少的活細菌,釋出的LDH,IL-18也較少。但在經過wortmannin(一種自噬抑制劑)treatment後,wildtype HT-29 cells釋出較多的LDH,IL-18,並且也釋出了mature caspase-1。這些研究結果顯示galectin-4能夠降低細胞內活細菌的量,且能夠活化inflammasome。

SeC輔助抗癌藥物對肝癌療效與其機制探討

本研究探討L-硒代胱氨酸(L-Selenocystine; SeC)是否能抑制肝癌細胞(HepG2)生長與毒性機制。以細胞存活率分析得知10 µM SeC可抑制HepG2細胞生長,但對正常肝臟細胞(L-02)無明顯毒性影響。以彗星試驗發現,同樣濃度SeC對HepG2具基因毒性,會造成DNA損傷。再以西方墨點法得知SeC會使HepG2的抗氧化酵素表現量減少。透過同源重組活性測試證實SeC會抑制HepG2的DNA修復。與單獨使用臨床常用抗癌藥物Cisplatin比較,混合10 µM SeC與較低劑量的10 µM Cisplatin對HepG2有更明顯的毒殺效果。 10 µM SeC預期可用於輔助臨床抗癌藥物的療效,其抗癌細胞機制至少有兩種: 一為降低抗氧化酵素表現量,導致活性氧化物質(ROS)累積,造成DNA損傷;二為降低DNA同源互換修補活性,最後造成細胞凋亡。

肝未人生,肝緊治療-利用端粒酶轉基因斑馬魚斑馬魚模式研究三種藥物的組合抗肝癌作用

癌症為台灣國人十大死因之首,在台灣地區肝癌在十大癌症死因排名第二。雖然有第一線以及第二線藥物,但是頂多只能延長病人13個月的壽命,所以急需開發有效抑制肝癌的新藥。斑馬魚屬於脊椎動物,斑馬魚基因與人類基因的相似度達到87%,且繼代快成本低,對於研究人類的疾病或篩選藥物助益極大。在肝癌病患當中具有高達百分之六十的人,在肝癌中發現了端粒酶逆轉錄酶(TERT)啟動子的突變,這項突變會導致在肝癌細胞中端粒酶的過量表現並促進癌細胞的生長。先前在研究員實驗室建立了端粒酶轉基因斑馬魚,在15天有顯著增加細胞增殖相關基因以及b-catenin下游基因的表現,並且利用HE染色細胞組織病理學分析,有絲分裂以及三核的比例也大大增加。我們這個研究就是利用端粒酶轉基因斑馬魚研究三種藥物(小分子褐藻醣膠,鯽魚複合配方,麩胺酸螯合鈷)單獨使用跟組合使用抗肝癌的作用。我們發現使用三種藥物混合能有效抑制肝癌,未來可廣泛運用在醫學。

利用鐵鉑奈米粒子做為新穎藥物來治療對於標靶藥物產生抗藥性之肺癌細胞及其死亡機制

癌症已嚴然成為全球人類最難克服的一種疾病,而其中治療後對於藥物產生抗藥性的難題,依然是一個很難突破的瓶頸。因此於本研究中,我們將利用鐵鉑 (FePt)奈米粒子來當成一新穎的治療方式,並觀察在具有對標靶藥物Geftinib(GEF)產生抗藥性的肺癌細胞中,是否可以產生毒殺的效果。我們從感應耦合電漿光學發射光譜儀(ICP-OES)的結果中發現,具有標靶抗藥性的肺癌細胞GR+對比不具抗性的HCC827細胞,會有著較高的奈米粒子吞噬量,並從細胞群落形成試驗(Colony formation assay)中觀察到,GR+細胞在接受奈米粒子後開始走向死亡,並伴隨活性氧化物質的產生。進而從西方墨點法的實驗結果中發現,GR+細胞的死亡機制為鐵凋亡(Ferroptosis),綜觀以上結果,我們發現鐵鉑奈米粒子確實具有成為克服標靶藥物抗性藥物的潛力

白花蛇舌草免疫抗癌新機轉及活性物質分析

白花蛇舌草是中醫常使用的抗癌中藥,本研究主要探究白花蛇舌草治療大腸癌的可能效應、機轉及活性物質。本研究利用大腸癌動物實驗搭配次世代基因定序,期望發現白花蛇舌草的新穎免疫抗癌標靶,並利用氣相層析質譜儀搭配新穎免疫抗癌標靶分子對接,分析主要的活性物質。結果顯示,白花蛇舌草可以減少小鼠結直腸增生組織的數量及大小,將被影響的基因進行生物資訊程式分析,發現白花蛇舌草會干擾與免疫細胞趨化有關的基因群組以及與上皮細胞增生有關的白細胞介質IL-17訊息路徑,而且存在於白花蛇舌草的阿魏酸可以阻斷IL-17與IL-17受體的結合,減緩小鼠的大腸直腸癌。本研究將古老知識透過現代科學證實有用,呈現與發炎或與上皮細胞增生有關的細胞激素可以作為免疫抗癌標靶,也發現白花蛇舌草的免疫抗癌新機制,並由免疫抗癌新機轉成功求證白花蛇舌草的主要活性物質。

由誘導性多功能幹細胞篩選新生抗原用於大腸直腸癌之抗癌應用

癌症治癒方式成效有限,在iPSC中找出具有潛力的蛋白製成大腸直腸癌疫苗是本研究目的。 實驗先以C57BL/6小鼠之股骨及脛骨骨髓中造血幹細胞分化成為未活化的樹突細胞。放入安慰劑、CpG佐劑、CpG+MC38、CpG+iPSC等抗原物來進行免疫細胞活化測試,流式細胞儀分析結果驗證能否減緩小鼠大腸直腸癌的腫瘤生成。接著,利用質譜儀及大數據分析從iPSC中找出促使樹突細胞活化的抗原物蛋白成分,選出3個候選,透過西方墨點法確認其專一性。查詢候選蛋白TTW1、2、3在The Human Protein Atlas 網站對大腸直腸癌之表現數據。 結果 iPSC的抗原物促使樹突細胞的MHC1標記物活化,助於毒殺性 CD8+T細胞的產生進而透過免疫系統預防大腸直腸癌的產生。TTW1只有在iPSC細胞株表現出專一性,同時資料庫顯示TTW1在大腸直腸癌中具有高表現量。 目前未有文獻探討抗原疫苗的應用,團隊未來專注合成iPSC中TTW1蛋白,進一步開發成大腸直腸癌疫苗。

以粒線體轉移治療動脈血管內皮細胞功能失調及動脈粥狀硬化疾病

動脈粥狀硬化疾病的風險因子及血管擾流會造成血管內皮細胞內的粒線體失去功能,導致內皮細胞功能失調,進而引起動脈粥狀硬化疾病的後續病程,如斑塊形成。本研究主要探討粒線體轉移療法,是否能改善受到擾流影響的血管內皮細胞功能失調。首先,我們分別觀察並比較擾流與順流下的人類動脈血管內皮細胞,兩者細胞形態與內皮相關功能基因表現量的差異。其次,我們從順流處理的細胞中分離取得健康的粒線體,轉移入擾流處理的細胞中。接著以生物能量代謝分析儀,檢測轉移粒線體後內皮細胞呼吸鏈與代謝的功能是否隨粒線體的轉移而有所改善。實驗結果確認,粒線體轉移處理可改善擾流組細胞的呼吸鏈功能,細胞的有氧呼吸與產能代謝皆有改善。本先驅性研究希望有助於開創以粒線體轉移技術作為心血管疾病治療的創新療法。

Overcoming Motion Disorders

Helping in overcoming the motion disorders is an important thing which deserve striving for. Every year number of people who have MS or paresis (paraparesis) is increasing. The device has effective results for the patients and it backs to finding the conditions of natural treatments in the device. Obviously, this device helps them to keep standing and achieve the required exercises the movement like normal people by using their hands. The degree of improvement differs from person to another as depends on the hardness of the disease and injury kind.

Silver Moringa Cloth: Silver Nanoparticle Fabric Based on Moringa Extract (Moringa oleifera) as Antibacterial Against Methicilin Resistant Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus is addressed as one of the most common pathogens in hospital settings and in the community. This pathogen causes invasive infections, sepsis, and death. The emergence of antibiotic-resistant bacteria is due to bacterial mutations and the use of antibiotic drugs that are not by procedures. Resistance makes MRSA infections difficult to treat, resulting in high healthcare costs. These problems lead to an urgent need to find alternative drugs to control MRSA infection. Therefore, developing new drugs and procedures such as antibacterial nanoparticles, are particularly promising. Indonesia has many medicinal plants with antibiotic activity, including Moringa oleifera. Moringa oleifera contains several active compounds such as alkaloids, flavonoids, and saponins which are known to have antibiotic activity. Silver nanoparticles or AgNPs are currently used as antimicrobial agents because they are toxic to prokaryotic cells (bacteria) but relatively safe for eukaryotic cells. AgNP synthesis mediated by M. oleifera extract has the advantages of being non-toxic, pollution-free, and environmentally friendly. Sisal is a potential source of naturally derived fabric and a prospective source of multifunctional textiles. Recent studies have utilized and functionalized sisal to develop composite materials. However, functionalizing of sisal using nanosilver-based materials has not been studied yet. Bioactive chemicals from plant-extracted nanoparticles also provide additional antimicrobial properties. This study aims to produce AgNPs mediated by M. oleifera leaf extract and to analyze its antimicrobial effect on MRSA growth. The powdered Moringa (4g) was boiled with 100 ml of distilled water (550 C) for 15 minutes. The mixture was filtered through Whatman No 1 filter paper and store refrigerated. The nanoparticle was synthesized by rinsing sisal fabric cloth to several concentrations of AgNO3 (1mM, 10mM, and 20mM) with Moringa extract. Nanoparticle synthesis from AgNO3 done with the help of Moringa oleifera extract. The resulting AgNPs have MIC values (Minimum Inhibitory Concentration) and MBC (Minimum Bacteriocidal Concentration) of 1.25 mg/ml. The resulting silver nanoparticles showed antibiotic activity against MRSA with an average inhibition zone diameter of 15.677 mm. XRD and SEM studies are going to be held to support the data.