全國中小學科展

醫學與健康科學

The Role of Impaired SUV3 in Mitochondrial Dysfunction and Its Linkage to Insulin Resistance in Type 2 Diabetes

第二型糖尿病的主要致病機轉為胰島素阻抗性, 但胰島素阻抗性的機轉仍不清楚。以往研究發現胰島素阻抗性與粒線體功能異常高度相關,但是兩者➀間的關係及機轉目前仍有爭議。本研究以 SUV3來進行調控,SUV3為粒線體RNA分解體➀組成要件,負責粒線體RNA中的代謝及調控。小鼠SUV3缺失會引起粒線體DNA突變,粒線體功能下降,而這些表現型可以經由會由母系遺傳到下一代。我們發現這些經母系遺傳到粒線體DNA突變的小鼠,會產生葡萄糖不耐症與胰島素阻抗性,伴隨骨骼肌的磷酸化Akt表現量明顯下降。進一步的研究發現經母系遺傳到粒線體 DNA突變的小鼠會產生高游離脂肪酸血症及運動耐受性下降,間接卡洛里測定顯示脂肪酸燃燒的比例下降。影響胰島素信息傳遞途徑,因而引發胰島素阻抗性。這些研究結果將有助於糖尿病患者的臨床研究,並希望能夠幫助患者。

維持粒線體功能的重要基因Rrm2b對於不同種類中樞神經細胞的調控與影響

老化造成的神經退化性疾病,與細胞內粒線體機能異常有重要的關聯性。已知核醣核苷酸還原酶 M2B (Rrm2b) 的主要負責協助粒線體的基因合成、修復以及功能維持。本研究以核醣體核酸干擾技術,使 Rrm2b 表現量降低,探討其對不同種類中樞神經細胞粒線體 DNA 含量、細胞形態及功能的影響。結果顯示,Rrm2b 表現量降低並不會對粒線體 DNA 含量造成影響,但會使呼吸作用的效率降低,以及讓神經細胞更易分化,甚至反分化。同時,星狀膠細胞中的水通道蛋白表現量增加 165%,葡萄糖轉運蛋白表現量增加 27%,麩胺醯胺合成酶表現量則降低 22%。因此,Rrm2b 的低表現量,使星狀膠細胞運輸功能變強,而麩胺醯胺的合成變慢,則氨的代謝減緩。這些星狀膠細胞異常可能是造成腦部功能受損的原因之一。

Connectivity Analysis of Glucose Metabolism in Huntington’s Disease: A New Perspective Provided by Dynamic Glucose-Enhanced MRI

亨丁頓症為神經退化性疾病,與認知功能障礙緊密相關。本研究首創應用 DGE MRI, 以探討葡萄糖代謝作為亨丁頓症神經影像生物標記的可行性,了解其腦區間代謝之關聯性。 本研究探討腦區間葡萄糖代謝關聯性與亨丁頓症病理之間的關係,在 zQ175 KI 和R6/2 KI 小鼠中不同的連接性變化模式,其中在紋狀體及齒狀迴之間之葡萄糖代謝關聯性發現顯著變化,與已知病理相符,說明 DGE MRI 用於臨床生物標記之潛力,助於及時診斷和監測。 本研究首創探討 DGE MRI 作為亨丁頓症影像生物標記之可行性,提供葡萄糖代謝行為於腦區間相互作用之分析,不僅可更加了該症病理,更可推動早期診斷、疾病監測和精準醫療應用之發展,說明可能有針對代謝紊亂的潛在治療策略。

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 細胞存活率、細胞群落、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,而細胞凋亡程度則有顯著的上升。此次研究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能夠抑制ATC細胞訊息傳遞路徑中ERK蛋白的磷酸化,進而影響ATC的生長。若能深入了解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患者提供另一種新的治療方式。

探討C1GALT1與IL-1受體醣基化在關節炎中的角色並尋找可能的治療藥物

C1GALT1為氧型醣基化的關鍵基因,若以 IL-1β與 TGF-β刺激 ATDC5細胞株模擬關節炎,C1GALT1 的mRNA 與蛋白質表現量增加,而這樣的趨勢在誘導關節炎的小鼠軟骨組織中也可以觀察到。抑制 C1GALT1 的mRNA 後,促炎基因-一氧化氮合酶(iNOS)與第二型膠原蛋白基因(Collagen II)的 mRNA 表現量下降,代表 C1GALT1 參與了促進發炎的調控路徑。透過以大數據為基礎的 NetOGlyc-4.0平台分析,我們發現小鼠和人類的 IL-1β受體上都含有可能的氧型醣基化位點,C1GALT1 可能透過醣基化 IL-1 受體以增加 iNOS 的表現,進而促進發炎。抑制 C1GALT1的mRNA會使 IL-1R1的蛋白質表現量下降,而抑制 C1GALT1的mRNA或是蛋白質皆可使 IL-1R1在核周內膜系統中的表現量減少,代表 C1GALT1所促進的醣基化修飾是調控 IL-1R1形成的關鍵,抑制 C1GALT1可能具有減緩關節炎的療效。伊曲康挫(Itraconazole)可抑制 C1GALT1 且對人體傷害極小,透過老藥新用,或許能夠應用於治療關節炎。

探討肝癌細胞中動力蛋白抑制對於癌症轉移的影響

肝細胞癌 (HCC) 為全球導致高死亡率的癌症之一,第一線標靶治療藥物 Sorafenib 雖能延長患者存活期,但其療效有限且伴隨嚴重副作用。在癌症中,中心體異常所導致的染色體變異是腫瘤發展的關鍵因素,而動力蛋白已知參與中心體裝配,且前人研究結果表明動力蛋白與肺癌、 HCC 等多種癌症有關連 。故本研究先透過基因表現資料庫分析,發現 HCC患者中的動力蛋白重鍊基因表現量大致顯著高於一般,後以 Ciliobrevin D 抑制三種 HCC 細胞株 Hep3B、HepG2、Huh-7 中的動力蛋白,並藉細胞存活率分析、遷移試驗與西方墨點法,探討抑制動力蛋白與 HCC 的關聯。據實驗結果,抑制動力蛋白後, Huh-7 的遷移速率減緩, 蛋白質表現量亦隨抑制劑濃度升高而降低。這表示抑制動力蛋白具有抑制肝癌細胞轉移的潛力,期未來能成為肝癌新的治療靶點。

治癌良「芝」—探討樟芝萃取物對口腔癌幹細胞的影響

研究旨在檢測牛樟芝菌絲萃取物4-Acetylantroquinonol B和Antrodin C對口腔癌幹細胞的影響。過去研究發現細胞膜蛋白CD44的表現與癌幹性有密切關係,因此本實驗著重於追蹤CD44的表現情況。透過3D懸浮培養獲得腫瘤球來擴增癌幹細胞群並用流式細胞儀分析。隨著兩種牛樟芝萃取物的濃度增加,CD44表現量下降,顯示此二化合物可能可以抑制其表現。實驗顯示牛樟芝萃取物不僅抑制癌幹細胞的存活率,且在低濃度下顯著抑制成球效率,還能促進癌幹細胞的凋亡。研究結果說明牛樟芝萃取物對癌幹細胞有影響,而這個發現可能可以提供潛在的治療靶點,有益未來口腔癌治療發展。

天狗現形劑-研發分辨四型登革病毒之抗原快篩試劑

登革熱(Dengue Fever)俗稱天狗熱,由登革病毒(Dengue virus; DENV)透過埃及斑蚊(Aedes aegypti)和白線斑蚊(Aedes albopictus)傳播並於熱帶及溫帶地區肆虐。每年全球約有五千萬至一億人感染登革病毒,約有五十萬人因登革出血熱(Dengue Hemorrhagic Fever; DHF)而住院。登革熱主要流行於熱帶及亞熱帶地區,尤其是與台灣頻繁往來的東南亞國家,其中一型與二型在東南亞國家病例數較高。當不同血清型登革病毒交錯感染容易引發登革出血熱以及登革休克症候群(Dengue Shock Syndrome),對公共衛生構成重大挑戰。因此研發可快速辨識四型登革病毒之檢驗試劑將有助於提升臨床診斷與後續治療。本報告的研究結果有三項,(1)四型登革病毒NS1 (Nonstructural Protein 1)蛋白的表達與純化:利用分子生物技術成功構建載體並純化四型NS1蛋白,作為免疫原蛋白用於小鼠免疫;(2)單株抗體的篩選與親和性測試:經三次免疫後,利用小鼠脾臟細胞與骨髓瘤細胞進行融合,篩選並生產針對NS1蛋白的單株抗體(monoclonal antibody, mAb),並通過酵素結合免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)驗證抗體的專一性及親和力;(3)快篩試劑的開發與性能測試:運用側向流體免疫層析法(lateral flow immunoassay)設計並組裝快篩試劑,先以重組蛋白進行初步測試,隨後將使用去活性病毒進行性能驗證,確保試劑的靈敏度與準確性。期望這些研究成果有助於台灣登革熱防疫且為臨床治療提供參考。

New Concept of Intelligent Wound Dressing

Substance losses, burns and injuries arising from various causes represent a constant problem encountered by homo sapiens throughout its existence. Rudimentary treatments, relatively effective and less effective, have left their mark on the way we perceive the presence and treatment of wounds caused by various factors. Searching through medical archives, we can trace the specific protocols for these medical conditions back to 2200 BC, when they were structured in three steps: 1) cleaning the skin lesion, 2) applying a dressing (from glue to various preparations) and 3 ) bandaging the skin lesion. Currently, the appearance of wounds on the skin is caused both by accidents in the performance of various activities and by certain diseases that manifest themselves through skin rashes or skin lesions. Their frequency is in the thousands, according to the latest statistics, affecting the majority of the population non-selectively. It is vital that skin lesions receive the necessary care and attention, commensurate with their severity. Being open wounds on the surface of the skin, it is essential that the treatment be meticulous and appropriate to their type, as skin lesions represent a threat to the patient's life. From infections to hydroelectrolytic imbalances specific to burns, the multitude of factors that influence healing highlight the need for a dressing that can be easily customized according to the specificity of the wound, the needs of the patient and that is affordable both from the point of view of production cost as well as its use, making death from skin lesions easily avoidable through an intelligent approach. One of the most complex biological processes and indispensable to humans is the healing of skin lesions. Healing involves a carefully regulated series of biochemical and cellular activities in tandem. Traditional therapies and substances of natural origin have been used to facilitate the regeneration process and accelerate the wound healing process, being applied with encouraging results. Despite the fact that these generally present a low cost, they can be more expensive than contemporary treatments and can be influenced by regional, seasonal factors, showing fluctuations from batch to batch, which could lead to unpredictable allergic reactions, side effects and inconsistent clinical findings. Currently, the standard of care for skin lesions is to clean the wound with antiseptic solutions to prevent infection, apply a dressing followed by bandaging to keep the dressing in place, and if necessary excision of the tissue that has become non-viable. In the case of diabetic ulcers, it is necessary to excise the tissue that has become non-viable and to maintain control over the level of glucose in the body.

神經胜肽Urocortin對微膠細胞抗發炎、吞噬的作用

腦溢血是由於腦血管的破裂出血所致的嚴重醫療事件,雖能以開顱手術降低原發性腦損傷所致的物理傷害,但尚無特效藥能改善患者手術預後。本研究旨在開發腦溢血治療的新療法。藉由紅血球與微膠細胞(BV-2 Cell Line)的離體實驗模擬腦溢血病患殘留於腦中的血腫塊與微膠細胞在腦部的吞噬情形,探討神經胜肽 Urocortin (UCN)的清除血腫塊的療效。以螢光標籤的方式確認微膠細胞的紅血球吞噬作用,分析 UCN 對微膠細胞吞噬紅血球的量值 (Phagocytosis Index)、及發炎(M1)/抗發炎(M2)的基因變化(RT-qPCR),發現 UCN 能有效增強微膠細胞的吞噬能力,同時亦能調控其 M1/M2 的作用。期望此研究結果能有助於了解 UCN 清除腦血腫塊的作用,作為開發腦溢血新療法的參考依據。