全國中小學科展

醫學與健康科學

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。

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。

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。

探討長片段非編碼RNA:IRX4-AS1在前列腺癌中的角色 Investigate the Role of Long Non-Coding RNA: IRX4-AS1 in Prostate Cancer

前列腺癌(PCa)是全球男性最常見的惡性腫瘤,雄性激素受體拮抗劑是常用的治療藥物,而其存在抗藥性演進問題。人類基因組有98%的基因未編碼蛋白質,許多研究證明這些非編 碼RNA在細胞中具重要功能,並與前列腺癌進程有關。 本研究藉由分析病人檢體資料,發現IRX4-AS1在前列腺癌細胞的表現量高於正常細胞,並且IRX4-AS1表現量較高的病人五年存活率較差。我們也在體外實驗發現,IRX4-AS1的202異構型主要表現在細胞核;203異構型則多在細胞質,兩者可能有不同作用機轉。相較於IRX 4,IRX4-AS1的穩定性較高,顯示其可能與蛋白質共同作用。在抗藥性細胞株中,IRX4-AS1表現量則低於正常細胞株。 未來將研究IRX4–AS1對前列腺癌惡化與抗藥性的影響,期待其能做為疾病診斷及預後的生物標誌物。

Sport specific assessment of inter-limb asymmetries: A way to reduce injuries

In recent years, lower inter-limb asymmetries have become a topic of increasing interest in sports research. Numerous studies have investigated the occurrence of between-limb differences in a variety of physical tests, ranging from strength, sprinting, and change of direction speed to jumping tasks. The main focus has been the association of asymmetries to either enhanced injury risk or reduced physical performance. Sport specific aspects and differences of lower limb asymmetries have not often been analysed. Additionally, most studies have been performed with male athletes. Women, however, present higher prevalence of lower limb asymmetries in strength, coordination, and postural control than men. These two aspects were therefore addressed in the present study. Female youth soccer (n=18, age: 16.7 ± 0.8 years) and floorball (n=18, age: 17.6 ± 0.9 years) players completed a test battery consisting of six unilateral jumping tasks in horizontal and lateral direction to detect sport specificity in inter-limb asymmetries. The test comprised the following hops: (1) Single Leg Hop for Distance and (2) a newly created version of it, (3) Single Leg Triple Hop, (4) Single Leg Crossover Hop, (5) Side Hop and (6) Single Leg 6-meters Timed Hop. The scores of every jump were calculated into Limb Symmetry Indexes for each participant. A linear mixed effect (LME) model (using function lmer in program R) was applied to evaluate the effects of sport and jump type on asymmetries. In terms of the whole test battery, there was a significantly higher magnitude of asymmetries in soccer compared to floorball (p=0.0067) with a mean difference of 1.9%. Three significant differences between the effects of different jump types were detected (5>2: p=0.027; 5>3: p6: p=0.014). Moreover, the results showed no significant effect on leg dominance. According to the findings of this study, soccer appears to be more asymmetric than floorball, leading to the suggestion that inter-limb asymmetries may not only be task-specific, but also sportspecific. Since no significant correlations were detected, this study suggests that inter-limb asymmetries are independent of leg dominance. Considering the possible reduction in athletic performance and increasing injury risk, strength and conditioning coaches are advised to assess athletes' inter-limb asymmetries using a broad, sport specific test battery and decrease them.

In silico Investigation of Cyclosporine Conjugates as Potential Anti-angiogenic Agents via NFAT Inhibition

Calcineurin (CN) activation is a main cause of cancerous tumor formation, one of the leading causes of death globally. Cyclosporine-A (CsA) is a commercially available oral drug that inhibits CN activation; however, low bioavailability limits its use. Nine patented CsA conjugates are potential alternatives to CsA as they have improved cytotoxicities and bioavailabilities but unknown CN-binding affinity. This study aimed to identify the CNinhibition strength and bioavailability of CsA conjugates in silico drug-likeness evaluation via modified Lipinski’s Rule of Five was done on CsA, voclosporin, and CsA conjugates to test bioavailability. The binding affinities of bioavailable compounds were computed via docking to CN in five trials, and the binding affinities were compared. The Water-soluble, RVal, IIA, Alpha, and MeBmt 2 conjugates showed improved bioavailabilities compared to CsA as they passed the drug-likeness screening. After five trials of computational docking to CN, the IIA and RVal conjugates showed improved binding affinities at -15.8 kcal/mol and -15.2 kcal/mol, respectively, compared to CsA at -14.3 kcal/mol. Notably, IIA also showed an improved binding affinity compared to voclosporin at -15.5 kcal/mol. These results suggest that CsA conjugates may be better oral chemotherapeutic drugs than CsA.

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。

探討miR-17-92透過調控T細胞分化影響腎纖維化

我國慢性腎病人口約 14%,大多患者會因藥物或免疫疾病而走向腎纖維化。根據文獻, miR-17-92 會影響 T 細胞分化,分化的差異則會造成不同程度的腎纖維化。 本研究取不同基因型小鼠的 CD4+T 細胞做體外分化。結果顯示含 miR-17-92 基因較多的 T 細胞分化成 Th1 比例較高、Treg 比例較少,但對 Th17 無顯著影響。將小鼠腎纖維化模式處理的細胞進行 RT-qPCR 和染色實驗,觀察剔除 miR-17-92 基因的小鼠(簡稱 KO)腎纖維化的情形,發現造成腎纖維化的纖維蛋白、膠原蛋白和其 mRNA 的表現量均減少。將WT 和 KO 小鼠腎臟進行染色後,發現 WT 小鼠腎中 Th1 的數量較多,Treg 則較少。綜合實驗結果推論,miR-17-92 可以增加腎中 Th1、降低 Treg 的數量,而 Th1 則會加重腎纖維化的情形。期盼本研究能對腎纖維化疾病有所貢獻。

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。

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。