全國中小學科展

2018年

利用線蟲模式研究飲食對於神經老化的影響及其分子機制

飲食是否影響老化一直是個有趣的議題。秀麗隱桿線蟲有透明體腔、月餘的生命週期,為研究老化的極佳模式生物,和E. coli OP50相比,Comamonas DA1877會加速線蟲生長並縮短壽命。本研究旨在探討DA1877飲食是否造成線蟲早衰及其分子機制。實驗中先確認DA1877加速線蟲生長,並發現食用此飲食的線蟲具有較嚴重的頭部損害且擺尾速度減緩的老化特徵,說明此飲食使線蟲早衰。也採用Pmec-7::mRFP線蟲比較不同飲食下感覺神經老化狀況,更使用aldicarb藥物探討線蟲的癱瘓速率,發現DA1877不僅使線蟲早衰也改變感覺神經型態與運動神經功能。為了探討此現象的分子機制,採用與氧化壓力相關的核心轉錄因子daf-16 基轉種Pdaf-16:DAF-16a/b::GFP比較不同飲食下細胞核螢光顯現量,得知 DA1877使DAF-16入核表現,推測此飲食對線蟲而言為氧化壓力。已知OP50和DA1877在S-adenosyl methionine (SAM)含量上有顯著差異,未來希望以缺乏SAM合成酶之sams-1突變種進行實驗,了解DA1877使線蟲早衰的路徑。

味噌萃取物Soyasaponin I 抑制肺癌細胞轉移並且減少細胞激素分泌及抑制惡體質進展

研究指出Soyasaponin I 是味噌中的一種成分,其效果可以抗發炎,因此,本實驗想使用Soyasaponin I 探討其是否能應用於肺癌治療,及其對肺癌的轉移及癌症引起惡體質影響。 方式:使用肺癌細胞A549和H1299及正常的肺細胞HEL299進行WST-8試驗,測試Soyasaponin I 對三種細胞的存活率影響,用螢光試驗及免疫染色確認死亡方式,用Western blot及免疫螢光染色測試Soyasaponin I 對p-NF-κB入核的效果,進行boyden chamber模型測試Soyasaponin I 對於A549和H1299的侵犯速度的作用,並使用ELISA測出癌症引起惡體質的細胞分泌的IL-6細胞激素濃度。為了研究Soyasaponin I對於cachexia (惡體質)的影響,我們以人類脂肪組織利用原始培養出脂肪細胞,加入Soyasaponin I於脂肪細胞,以免疫染色研究。 成果:在細胞存活實驗發現高濃度Soyasaponin I 的濃度以細胞自噬引發癌細胞死亡,且不傷害正常肺部細胞,另外低濃度的Soyasaponin I 則使兩種肺癌細胞的突觸皆縮短及細胞變圓形;用Western blotting 證明Soyasaponin I 治療後mesenchymal的標記 (N-cadherin)明顯減少,而epithelial 的標記 (E-cadherin)明顯增加,接著在boyden chamber模型發現Soyasaponin I 會引發肺癌細胞發生間質-上皮細胞轉型,轉換成爬行較慢的上皮細胞型細胞; Soyasaponin I 減少肺癌細胞IL-6的分泌,抑制發炎。用免疫組織染色證明Soyasaponin I 治療後,原始培養脂肪細胞的惡體質標記 (UCP-1)明顯減少,減少棕色脂肪細胞形成,減少能量消耗及惡體質發生。

費馬多邊形數定理之延伸探討

本研究旨在研究費馬多邊形數定理(任意非負整數必可表成k個k邊形數的和)的一般化情況,也就是說,任意非負整數是否能表成給定的二次多項式數列中所選取的γ項和。以數學模型敘述,就是探討對一個已知的二次多項式an2+bn+c,是否可找到一正整數γ,滿足∀x∈N∪{0},∃α1,α2,…αγ,使得x=∑γi=1(aαi2+bαi+c)。 本作品主要探討若此探究模型存在,那麼數列〈an 〉的一般式an2+bn+c與γ值之間會存在什麼關係,並期望能運用一個簡潔明瞭又一般化的數學式表示。本文亦提供另一個數學模型,探討γ值與某些特殊係數a,b,c之間的關聯性。而本文探尋[a/2]n2+[b/2]n+1,a∈N,b∈Z,a+b≡0(mod 2)(此為本文主要探討的二次式),求得此二次式所對應之γ值的方法為先令p=[2a/(a+b)]+2,再藉由所建立的模型二,求出[(p-2)/2] n2+[(4-p)/2] n的γ值,接著再用所建立的模型一來求得[a/2]n2+[b/2]n+1的γ值,進而依循此方法最後得出任意形如[a/2]n2+[b/2]n+1的二次式之γ值。

CHST11基因表現量對於肺癌細胞產生上皮間質轉化(EMT)之影響 The Expression of CHST11 Controls Epithelial-to-Mesenchymal Transition in lung cancer cells

肺癌的轉移是治療失敗的主因之一,因此了解癌細胞轉移的機制對於治療肺癌極為重要。上皮間質轉化(EMT)是癌細胞轉移的起始,且代謝體異常更是影響肺癌細胞EMT的關鍵,然而相關機制仍不明確。本研究對肺腺癌細胞EMT前後的基因體學資料(GSE49644),以及臨床上246位肺腺癌病人的EMT狀態(GSE31210),分析其關聯性以及預後指標意義。根據分析結果,並進一步查閱相關文獻後發現CHST11在癌症中角色極不明確,因此,我們針對CHST11基因進行進一步的研究,探討CHST11表現量與肺癌細胞發生EMT的關係以及其可能機制。 根據實驗結果,本研究發現:一、葡萄胺聚糖生合成路徑與非小細胞肺癌的 EMT高度相關; 二、CHST11- SNAI2路徑可調控肺癌細胞EMT過程; 三、 CHST11可做為肺癌病人的不良預後指標。這些結果或許能幫助我們更了解在肺癌細胞的代謝體異常對於肺癌細胞EMT過程中的作用。

Discovery, Cloning and Recombinant Expression of a Coral Peptide with anti-Bacteria activity

Inflammatory Bowel Disease (IBD) is a prevalent disease of the West which pathogenesis is driven by a combination interaction between bacteria and inflammatory cells. In this study, two Kazal domain peptide from Palythoa Caribaeorum were identified. They were found to exhibit serine protease inhibitory, anti-bacterial effects and low toxicity, making them ideal candidates for IBD treatment due to their ability to inhibit inflammatory cell migration and bacterial load. We amplified their coding DNA sequences via PCR and ligated the resulting PCR product into pGEX-4T3 vector. The recombinant plasmid was verified by sequencing, and restriction digest before being transformed into competent E.coli cells. Following transformation, we induced target peptides expression by IPTG to confirmed successful transformation and peptide production. Selected transformed bacterial colonies were expanded in LB broth before mixing with glycerol and frozen in -80°C freezer to complete the process of cell bank production.

積少成多—以階差級數計算填數字方法數並推導其生成函數

本研究主要解決的問題為:在任意多邊形上填入特定範圍的正整數,使得相鄰兩邊上的數差1,求符合以上條件的填數字方法數。 為了解決問題,本研究做了兩項突破。第一項是題目的轉變,將問題轉變成路徑問題。第二項則是將路徑數計算的方式(加法原理)之逆運算,求出從原點前往含直線y=-x及其右半平面上的任意格子點之捷徑數,並搭配巴斯卡三角形中的組合數列,成功地推導、證明此問題方法數的公式。 接著本研究將原題延伸,推廣至討論任相鄰兩邊上的數之差為固定某一正整數的情形,也成功地推導、證明其方法數公式。最後,本研究討論原題目的生成函數並成功導出。

利用都卜勒效應探討美濃地震的破裂方向性

本研究使用一規模較小的地震做為參考地震並得出其頻譜,將測站測得的美濃地震頻譜與之比較得出頻譜比,消除場址效應等非震源效應產生的影響,以探究美濃地震的破裂方向性。就每一對對震央方位角相差 180 度的地震而言,如果兩測站收到的頻譜比差距愈大,就表示地震的破裂方向越可能是該對測站的方向。 本研究的研究結果顯示測站距離對測站測得的頻譜比影響可忽略,且該方法用於尋找地震的破裂方向性確實可行。本研究得出美濃地震的破裂方向約在300到320度(即西偏北30~50度),且隨時間無明顯變化,與其他研究得出的結果相符。

Development of Models for Performance Index (PI) and Score Index(SI) of Individual players based on 5 European Soccer Leagues

Most football managers are not aware of the need for analysis of soccer data, which is one of the dynamic sports. In this study, we developed a statistical model with performance indicators and score indicators of individual soccer player based on various event data including dynamic features such as goal, assist, pass, etc. In this study, the correlation between the dependent variables and the explanatory variables, and each explanatory variable was confirmed through the correlation analysis to solve the problem of multiple communicability from the regression model and to analyze the statistically significant preliminary model. In addition, we analyzed the correlation between individual rating of the players and the data recorded in the soccer games, and found that there has been a problem with the rating of the soccer players evaluated by the reporters and the soccer statistics site. To solve this problem, we developed a model that best fit the performance indicators of individual soccer player using the linear regression model and the beta regression model. The performance index model of the athletes was developed by comparing the R-squared value and the mean absolute percentage error of two models, the linear regression model and the beta regression model, and found out the beta regression model is better model to use. By using the estimated regression coefficients of the regression model we made new PI model. Score Index, which is the attractive point of soccer, was developed by comparing Poisson regression model and negative binomial regression model based on AIC value, and the one using negative binomial regression model was found to be better. Through the model developed by this study, it is possible to collect the event data recorded by individual athletes for each soccer game, and obtain the PI & SI index which are the athlete performance index models. This allows us to evaluate each team's players objectively, analyze the team's deficiencies, and provide tools to find players, who can fill in the missing positions of the teams. This study can also be utilized to grasp the performance of athlete in real time by simulating the resultative model.

郵不得你不撕

本作品主要在探討圖的IC-coloring ,一個由郵票問題變化出來的圖著色問題。給定一個連通圖G,想要在所有的頂點上標一個自然數,使其所有頂點所標的和為K,而且對於所有介於1和K之間的自然數k,恆存在一個G的連通子圖,其連通子圖上所有點的標號總和為k。能達到這種性質的標號,稱為圖G的一個IC-coloring,以M(G)表示所有IC-coloring中K的最大值。 有關於圖的IC-coloring過去已經有不少研究,大部分的研究是找尋M(G)值的下界。在本次研究中,我們以改進圖G為四連方陣圖(P2╳Pn)對於一般的自然數n的M(G)下界值。

對弈機器人運用於預防及延緩失智症之研究

本研究目標在於改良對弈機械人及分析長期對弈資訊,運用於早期老人失智症之預防。 據文獻及詢問專家後得知對弈遊戲具有預防失智症狀的功效,而研究中的對弈機器人以大腦功能狀態評估(JOMAC)為研究方向,研究資料分析如「玩家思考時間、對弈棄局次數、下錯頻率」等資訊並設計檢測橋段等機制以符合評估項目達到預防提醒之目的。對弈人工智慧,針對玩家棋力會自動調整機器人的棋力。採用 UCT 演算法,透過搜尋模擬能計算出各點落子勝率,藉由選擇較高或較低勝率的落子點,使人工智慧棋力與使用者旗鼓相當,保持使用者遊戲體驗及強化思考使失智症狀得以延緩。此外運用類神經網路改良影像自動校正,利用學習的方式解決不穩定環境光下誤判過多的問題,且提高校正速度,使對弈過程更加穩定。