全國中小學科展

2024年

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。

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。

RBM4調控BDNF表達對發育的重要性

RBM4 是種 RNA 結合蛋白,以其在各種組織中作為剪接調節因子進而豐富了蛋白質多樣性而受到關注。在我的研究中,藉由 RNA 定序找到了可能由 RBM4 主導的選擇性剪接, 包含 Rbfox2、Prpf40b 和 Add3 等,並發現這些剪接事件在不同時間點和組織中存在差異。因為在不同的組織中看到了選擇性剪接的變化,更透過觀察組織切片比較了野生型與 Rbm4 基因剔除的小鼠中其腦部、心臟、骨骼肌、棕色脂肪組織和胰臟的表現型,進而發現這些差異與基因的關聯。 此外,我的研究揭示了 Rbm4 雙基因剔除小鼠在骨骼肌和胰臟中 Bdnf 和一些指標基因的 mRNA 表現量明顯下降。而令人驚訝的是,腹腔注射 TrkB 活化因子 DHF 能夠顯著地完全恢復 Rbm4 雙基因剔除小鼠中的 Bdnf 表現量。這些發現共同突顯了 RBM4 在調控 Bdnf 中的關鍵作用,並展示了 DHF 作為潛在治療方法的有效性。

Down Syndrome Cell-adhesion Molecules 基因參與果蠅神經迴路發育的細胞機制

人腦中約有一千億顆的神經細胞 (王希文,2018),他們之間的突觸錯綜複雜,這些樹突與軸突皆連接到正確的位置,讓人不禁好奇這些突觸的連接機制。在經過文獻的查詢過後,才發現Dscam是控制大腦發育的蛋白質之一,Dscam使得細胞能夠進行細胞辨識,能夠使軸突及樹突在腦中進行特定的連結而不致於黏合。目前我們尚未知道,Dscam 會如何影響嗅覺區域中介神經細胞的生長及神經連結,本研究針對黃腹果蠅(Drosophilamelanogaster) 大腦中一小群被 GMR51C07-GAL4標定的嗅 覺區域中介神經元,觀察在正常情況、Dscam過度表現、Dscam表現量受抑制下,這群神經元的型態如何發生。

開發組織蛋白酶B之抑制劑前驅藥物及其效能探究

在某些癌症或癌前病變時,存在於溶酶體的組織蛋白酶 B的表現量會增加,目前雖然已有Ac-LVK-CHO藥物可有效抑制組織蛋白酶 B,然而此藥物無法充分進入溶酶體,精準發揮藥效作用。本研究透過自行合成 Ac-LVK-CHO,且在其結構上進行化學修飾,製得前驅藥物以提升藥物效能。此研究自行設計合成方法與修飾基團,已成功在Ac-LVK-CHO 的胺基修飾上引導基團 morpholine,使其更易進入溶酶體,同時也在醛基修飾上光解性保護基團 2- nitrobenzyl alcohol,使此前驅藥物在溶酶體內可經調控發揮活性。實驗已驗證前驅藥物的光解性質,以HPLC 圖譜與質譜分析確認此藥物照光 30 秒可完全被釋放,且光解過程為一級反應。後續將統整前驅藥物富集於溶酶體的定量結果,完成此合成前驅藥物的全面性效能評估。

自製奈米銀添加至染料來提升DSSCs的轉換效率

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹 400um 的石墨膠在 DSSC 的電極上可以提高導電性。而 0.5M 的 I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO 導電玻璃的耐受溫度約為 300℃左右,超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之 TiO2 薄膜的最佳厚度為 5-10um,且 30nm 的粒徑比 25nm 和常規粒徑表現較好。使用 TiCl4 乙醇溶液進行電化學沉積時,最佳的電化學沉積電位在-1.025~-1.1V 區間內且可以成功製備出超薄奈米 TiO2 薄膜,其 DSSC 的轉換率可達 3.4%。加入奈米銀到 DSSC 的染料中可以有效提高吸收度,比例為奈米銀:混合染料=1:30 時可以有效提高 DSSC 的效能。

苧麻線微流體應用於工業廢水全範圍濃度量測

以台灣常見的植物”苧麻”所製之纖維線作為線微流體應用,開發出低成本、操作便利、量測信度高的工廠汙染物濃度判斷用模組。以線微流體進行了 鉛離子、銅離子、硫氰根、磷酸根,亞甲藍及剛果紅的濃度量測。這些經常於 工業製程上或是紡織業所產生的汙染源,透過線微流體分析,檢測濃度最高可 由 2.0g/L 到最低 0.4g/L,且獲得判定係數(R2)達 0.98 以上完整的檢量線,該模組可以進行相當準確的汙染源濃度檢測。此外,本研究也探討苧麻線微流體 在不同的待測物上所呈現的各種數值回歸。除了有線性回歸之外,亦發現也有 對數回歸。透過黏度的實驗,來探討微流體濃度與層析長度之間的關聯性,可 快速建立待測物檢測檢量線是否存在的方法。

多「圓」文化的延伸——Japanese Temple Geometry Problem

本作品靈感來自於算額(Sangaku),Sangaku中的其中一篇文獻是將一三角形的三頂點各分割出兩三角形,本研究將其延伸至於任意三角形各邊上取點 L、M、N兩兩連線段進行討論。在任意△ABC中,L、M、N分別為̅BC、̅AB、̅AC上一點,若△AMN、△BML、△CLN之內切圓半徑相等,則△ABC內切圓半徑等於△LMN內切圓半徑加三等圓半徑。此外,本研究透過代數計算,成功計算出任意△ABC各邊上三點L、M、N的位置,最後也成功計算在任意△ABC之前提下,三等圓半徑(r)的上界。

k距離集合與分類

k距離集合是一個在離散幾何領域中被探討到的問題,也是我們在這篇文章中所想要研究的主題。我們將會先對平面中 4,5個點與三維中 5,6個點的二、三距離集合進行分類,然後再探討在三角形與正方形格子點上的 k 距離集合中點的個數與不同形狀的格子點之間的關聯性,並對這些 k距離集合中的點在 k值較小時進行統計與分析。而我們的研究目的為找出在不同格子點構造中 k 距離集合點的最大個數,並比較兩種構造的形狀以及效率差異。

多面體滾漆問題

本研究探討了柏拉圖多面體滾漆問題,並且延伸至半正多面體進行研究。正多面體中分別為正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體、正二十面 體。研究中證明柏拉圖多面體滾漆問題中的地圖限制以及有解充要條件。為了簡化問題難度,我們先簡化遊戲規則使「掉落」情況不被討論,再轉換回原規則的問題。在研究中我們於正四、六、八、二十面體使用原本的遊戲地圖,而其他延伸研究則自創地圖進行討論。