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Item 以癌細胞株與動物模式探討吲哚結構化合物對於腫瘤細胞的生長抑制及其機轉(2011) 黃信銘; Sin-Ming Huang背景：前人研究指出，多種吲哚類化合物具有抑制細胞分裂的效果，進而導致癌細胞的細胞週期停滯和細胞凋亡。我們實驗室先前的研究證明，3-indole這個新穎的吲哚結構化合物可在30M的濃度下，藉由粒線體途徑（mitochondrial pathway）引起肺癌細胞凋亡，並在動物模式中抑制腫瘤生長。目的：本篇研究探討低濃度3-indole（10M）對癌細胞造成的生長抑制及其分子機轉。另外，我們也發展了另一個新穎的吲哚類化合物—SK228。我們利用細胞及動物模式，探討其對癌細胞生長的影響及其分子機轉。結果：在以10M 3-indole處理A549、CL1-1及H1437肺癌細胞株之後，發現癌細胞生長被抑制，並且造成細胞週期停滯於G1期。3-indole引起的DNA損傷由Comet assay所驗證，並且數種DNA損傷反應蛋白質及G1期調控蛋白質（例如RB、p53、p21和 SMAD3）在3-indole處理後表現量增加。我們進一步發現，3-indole也會引起DNA損傷反應路徑—ATM/ATR路徑的活化；另外，活性氧自由基（reactive oxygen species, ROS）的抑制劑rotenone能降低3-indole引起的DNA損傷和ATM/ATR反應路徑的活化。這些結果指出，ROS在3-indole引起的癌細胞生長抑制中，扮演重要的角色；動物異種移植（xenograft）實驗進一步證明，3-indole在細胞模式中活化的反應路徑，亦可見於動物模式中。在SK228的研究中，我們發現該化合物可有效的抑制肺癌及食道癌細胞生長，而對於正常肺纖維母細胞則無明顯影響。在以SK228處理過的細胞中，觀察到代表細胞凋亡的「細胞膜內膜外翻」的現象，指出SK228會引起細胞凋亡。我們進一步驗證了，SK228藉由與DNA的結合、鑲嵌及產生ROS而造成DNA的結構改變及損傷。SK228的處理會促進cytochrome c從粒線體釋放至細胞質中，以及caspase-3 和 caspase-9的活化，但不影響caspase-8的活性，並且這些反應可被ROS的抑制劑rotenone所抑制。另外，BCL-2家族的蛋白質表現量及粒線體外膜的完整性，亦受到SK228的影響。我們更進一步發現，SK228藉由降低FAK/paxillin路徑及RhoA的活性而抑制癌細胞的轉移能力。另外，動物實驗也證明SK228可有效抑制腫瘤細胞的生長，並且沒有引起明顯的體重變化或血液學、生化學上的明顯傷害。而且，藉由TUNEL assay和免疫組織化學染色證明，SK228可在動物模式中誘發癌細胞的細胞凋亡，進而抑制腫瘤生長。結論：本實驗證明，低濃度3-indole會藉由產生ROS而造成DNA損傷，並引起ATM/ATR路徑和TGF-β/SMAD路徑的活化，進而使細胞產生細胞週期G1期停滯現象。另外，SK228會藉由造成DNA損傷及ROS的產生而誘使癌細胞經由粒線體路徑進行細胞凋亡，並且也證明SK228可以在低濃度下有效抑制癌細胞的轉移能力。Item PPP2R2B基因：啟動子記述及Bβ1/Bβ2 isoform在神經退化的角色(2010) 林志信; Chih-Hsin LinPPP2R2B (亦稱為Bβ)廣泛表現在神經元，可調節去磷酸酶PP2A對tau及其他受質的去磷酸化作用。PPP2R2B基因5'端CAG重複擴增，導致體染色體顯性遺傳的神經退化性疾病第十二型小腦萎縮症。相反地，低轉錄活性且稀有短的等位基因，與台灣阿茲海默氏病和原發性顫抖症相關。本論文的第一部分在探討PPP2R2B基因CAG重複序列的角色，和鄰近cis要素及相關蛋白質調控PPP2R2B表現的情形。缺失/特定點突變、電腦模擬、cDNA 過度表現等實驗顯示，CREB1和SP1結合在CAG 重複的上游保守序列，來增加PPP2R2B的表現；然而TFAP4結合在CAG 重複的下游保守序列，來降低PPP2R2B的表現。DNA pull-down和染色質免疫沉澱-聚合酶連鎖反應等實驗進一步證實，CREB1、SP1和TFAP4結合在PPP2R2B起動子上。AT重複置換CAG重複的實驗顯示，CAG重複本身亦為一正調控PPP2R2B表現的cis要素。這些結果顯示CREB1、SP1和TFAP4在調節PPP2R2B表現中扮演角色，因此提供了一個調節PP2A活性的機制。論文的第二部分著重在建立穩定誘導表現Myc標籤的Bβ1/Bβ2細胞株，來探討Bβ調節的PP2A在神經退化中所扮演的角色。被誘導的Bβ1和Bβ2蛋白分別座落在細胞質和粒線體。Bβ細胞株的細胞週期分析顯示Bβ2表現的細胞，subG1和G2/M顯著增加，並伴隨著細胞存活率的顯著降低及cell division cycle (Cdc2)磷酸化的增加。表現Bβ2的細胞其特徵包括：活性氧自由基(ROS)和caspase 3活性增加、粒線體膜電位降低、Bax增加和cytochrome c由粒線體釋出至細胞質等，暗示Bβ2會誘導細胞自戕。抗氧化劑-tocopherol的添加可減弱ROS產生及cytochrome c釋放。總言之，這些結果顯示Bβ2能透過提升粒線體ROS的產生而誘導細胞凋亡。因此抑制Bβ2表現可能被發展為有潛能的治療策略，來治療與PP2A/Bβ2活性增加相關的神經退化性疾病。Item 鑑定新藥物NCT016以治療阿茲海默症(2015) 游蕍甄; Yu Yu-Chen阿茲海默症（Alzheimer’s disease）是漸進性的神經退化性疾病，其病徵包括漸進性的記憶能力損失以及在大腦皮質和海馬迴等區域有類澱粉斑塊（amyloid plaque）產生。膽鹼性假說（cholinergic hypothesis）說明乙醯膽鹼（acetylcholine）的濃度下降會導致認知與記憶能力的損失。先前的研究顯示，當抑制乙醯膽鹼酯酶（acetylcholinesterase），水解乙醯膽鹼的酵素，可以提升腦部乙醯膽鹼的濃度，而改善AD病人腦中膽鹼神經（cholinergic neuron）之間的訊息傳導。目前用於治療AD的藥物當中乙醯膽鹼酯酶抑制劑仍佔有一席之地，其可改善病徵以及認知功能。所以本篇研究目的在於鑑定黃芩萃取物NCT016是否可以有效抑制乙醯膽鹼酯酶的活性來保護神經細胞的新穎藥物。本實驗使用的細胞模式是Tet-On Aβ42-GFP SH-SY5Y人類神經瘤母細胞，以及動物模式APP/PS1/tau的基因轉殖鼠來進行實驗。得到的初步結果顯示，在細胞模式中NCT016可以降低乙醯膽鹼酯酶的活性；藉由降低β-secretase （β-site APP-cleaving enzyme 1，BACE1）、類澱粉前驅蛋白C端片段蛋白（APP β-C-terminal fragments，β-CTF）和類澱粉蛋白（Aβ42）的表現量以減緩類澱粉蛋白產生途徑（amyloidogenic pathway）；增加粒線體膜電位並降低Bax/Bcl-2 ratio以改善粒線體的功能；降低cleaved caspase-9 和cleaved PARP的表現量避免細胞走向細胞凋亡（apoptosis）；並且增加神經纖維（neurite）的長度和複雜度以改善神經纖維生長（neurite outgrowth）。在動物模式中，NCT016可以改善基因轉殖鼠在空間上的學習與記憶能力以及短期記憶能力；降低其大腦中類澱粉前驅蛋白（APP）、BACE1和p-tau的表現量以及減緩粒線體調控的細胞凋亡路徑。總結來說，NCT016可作為治療阿茲海默症的藥物來抑制乙醯膽鹼酯酶的活性、類澱粉蛋白產生途徑和細胞凋亡路徑，並增加粒線體功能等。Item 鑑定新藥物NH040-1透過抑制神經細胞內質網壓力以治療第十七型脊髓小腦共濟失調症(2015) 鄭瑀萱; Yu-Hsuan Cheng第十七型小腦脊髓共濟失調症 (Spinocerebellar ataxia type 17; SCA17) 是一種由多麩醯胺(polyglutamine; polyQ)蛋白異常擴增所引起的神經退化性疾病，致病原因是在TATA box binding protein (TBP) 基因上CAG三核苷序列重複出現不正常擴增，因而轉譯出異常的polyQ蛋白表現；polyQ蛋白異常擴增造成蛋白質錯誤折疊及聚集(Aggregation)，另外未折疊及錯誤折疊蛋白若在內質網內堆積會引發內質網壓力 (Endoplasmic reticulum stress; ER stress)，而細胞會啟動未折疊蛋白反應 (Unfolded protein response; UPR) 保護機制以修復內質網功能，一旦壓力持續未解決，反而會誘發由內質網介導的凋亡路徑進而造成細胞死亡。此外內質網功能失調也會增加活性氧 (Reactive oxygen species; ROS) 的生成，誘發氧化壓力而加劇傷害。近年來，越來越多研究認為內質網壓力及氧化壓力可能參與第十七型小腦脊髓共濟失調症致病過程，且許多文獻指出，中草藥的使用具有治療退化性疾病之潛力。因此，本研究設計 (I)人類神經瘤母細胞 (Neuroblastoma SH-SY5Ycells) 以毒蘿蔔素 (Thapsigargin; TG) 及衣黴素 (Tunicamycin; TM) 誘導的內質網壓力、(II) SCA17 nTBP/Q79-EGFP細胞以多西環素 (Doxycycline)誘導出polyQ蛋白表現 (III) SCA17小鼠模式三階段實驗，鑑定金銀花 (Lonicera japonica)之有效成分NH040-1是否具有保護神經細胞的作用。實驗結果顯示NH040-1可增加由TG或TM所造成細胞死亡的生存率、可抑制神經細胞凋亡、可降低內質網壓力路徑相關蛋白的表現並可減少由內質網壓力產生的活性氧生成量，顯示NH040-1對內質網壓力誘導的細胞死亡具有改善效果；並進一步以多西環素誘導出的SCA17 nTBP/Q79-EGFP細胞，我們發現NH040-1可對Q79細胞型態退化有顯著改善效果、減少Q79細胞聚集的現象、且可降低內質網壓力誘導的細胞凋亡表現。實驗進一步轉移至SCA17基因轉殖小鼠上，藉由腹腔注射NH040-1藥物，透過滾輪、步行等實驗觀察其行為，結果顯示NH040-1能夠有效地促進其滾輪上之行為分析以及改善步行印跡，在其運動失調的症狀上發揮療效，並且可以減少基因轉殖小鼠小腦中TBP/polyQ 蛋白的不正常聚集及內質網壓力介導的細胞凋亡現象，以及改善Purkinje cells失序分佈。綜合以上實驗結果，NH040-1具有透過抑制內質網壓力及活性氧生成的表現，進而治療第十七型小腦脊髓共濟失調症的潛在能力。Item 中草藥對於亨丁頓舞蹈症模式小鼠的神經保護機制(2016) 王雪娥; Wang, Sheue-Er亨丁頓舞蹈症（HD）是一種無法治癒的神經退化性疾病，儘管多年的研究，關於亨丁頓舞蹈症神經退化病變的機制仍然不清楚。中國傳統醫藥可以提供新的見解或HD的新療法。中草藥配方的B401是一個眾所周知的台美專利配方，由六種中草藥成分組成。本論文研究主要探討中草藥配方B401對於亨丁頓舞蹈症的神經保護作用。本實驗比較口服中草藥配方B401實驗組以及控制組之R6 / 2小鼠的壽命和體重；透過行為實驗比較口服中草藥配方B401對R6 / 2小鼠的改善情形；利用moorFLPI雷射都普勒成像儀測量R6 / 2小鼠的皮下微循環；利用核磁共振成像技術測量R6 / 2小鼠的腦部體積變化；利用化學發光方法測量R6 / 2小鼠血液中的反應性氧物質（ROS）；利用免疫組織化學染色和西方轉漬技術分析10週齡R6 / 2小鼠腦組織中的關於神經保護、血管生成、氧化壓力，發炎反應和細胞凋亡相關的蛋白質表現，我們的研究結果顯示R6 / 2小鼠口服B401後會延長生存時間、降低體重損失、並且提高運動能力。此外，B401處理也會增強R6 / 2小鼠皮下的微循環；緩解大腦、中腦和小腦的萎縮；並且降低血液中的ROS生成。從我們的研究顯示，口服B401治療顯著增加R6 / 2小鼠腦組織當中的BDNF、VEGF、以及SOD2的表現；但是降低亨丁頓蛋白聚集以及TNF-α的表現。此外，口服B401治療也顯著增加R6 / 2小鼠腦中Bcl-2的表現，但是顯著降低BAX、Calpain、以及Caspase 3的表現。我們的研究顯示口服B401治療亨丁頓舞蹈症R6 / 2小鼠的神經保護機制主要是通過增強神經與血管的新生，但是抑制興奮性毒殺，氧化壓力，發炎反應與細胞凋亡。因此我們認為中草藥配方B401應該可以開發成為改善亨丁頓舞蹈症神經退化性疾病的有效保健品。Item 中草藥對於亨丁頓舞蹈症R6/2小鼠的心臟保護機制(2016) 林清隆; Lin, Ching-Lung亨丁頓舞蹈症是一種遺傳性的神經退化疾病，其特徵在於認知和運動功能的障礙。亨丁頓舞蹈症被認為主要是一種神經退行性疾病；然而，心臟衰竭也是亨丁頓舞蹈症患者的主要死亡原因。許多發生在亨丁頓舞蹈症患者神經元當中的病症，如：粒線體功能障礙和代謝損傷，也會發生在亨丁頓舞蹈症患者的心肌細胞當中。然而，用於保護亨丁頓舞蹈症患者心臟功能的臨床藥物卻很少。在國內，有許多中草藥物可以透過刺激血液循環以及補充細胞能量來緩解心血管疾病；為此，這些中草藥應該可以應用於減輕亨丁頓舞蹈症患者的心臟衰竭。在台灣，中藥配方B307是保護心血管功能的知名保健漢方藥品。本論文探討口服中藥配方B307對於R6/2亨丁頓舞蹈症基因轉殖小鼠的心臟保護作用。R6/2小鼠每日口服中藥配方B307或媒介物，飲食治療兩週。然後，透過非侵入性的心臟超聲波影像和moor FLPI雷射都普勒成像儀器，檢視10週齡R6/2小鼠的心臟功能以及皮膚組織的微循環，接著我們利用免疫組織化學和西方轉漬分析，檢查R6/2小鼠心臟組織中特定蛋白質表現，本論文結果顯示，R6/2小鼠的心臟功能以及皮膚組織在服用中藥配方B307後均獲得顯著改善。並且，R6/2小鼠心臟組織的心肌發炎以及亨丁頓蛋白累積，在服用中藥配方B307後也獲得顯著改善。此外，R6/2小鼠服用中藥配方B307後，心臟組織的VEGF、eNOS、SOD2和Bcl-2的蛋白質表現會顯著增加，而TNF-α、3-NT、4-HNE、Bax、Calpain、Caspase 12、Caspase 9、Caspase 3的蛋白質表現則會顯著降低。由本論文研究發現口服中藥配方B307會有效減輕R6/2小鼠心臟組織的氧化壓力、發炎反應以及細胞凋亡的進程。因此，口服中藥配方B307應該可以通過這些保護機制而達到改善亨丁頓舞蹈症患者的心臟功能失調；因此中藥配方B307可能開發成為改善亨丁頓舞蹈症心臟衰竭的保健漢方藥品。Item 脊髓小腦萎縮症第十七型及阿茲海默氏症神經保護中草藥的研究(2017) 黃頂翔; Huang, Ding-Siang多麩醯胺（PolyQ）介導的神經退行性疾病是由各種蛋白質的多麩醯胺擴增引起的。而脊髓小腦萎縮症第十七型（SCA 17）是由TATA盒結合蛋白（TATA box-binding protein, TBP）基因中CAG / CAA重複擴增引起的多麩醯胺疾病。銀杏葉提取物EGb 761含有黃酮和萜類化合物，可用於治療神經退化性疾病如阿茲海默氏症與帕金森氏病。雖然EGb 761的神經保護作用的功能已經被證實，但是EGb 761對於治療SCA 17是否具有效果則尚不清楚。為解決此一問題，我們利用表達TBP/79Q的SH-SY5Y細胞，以及具有人類突變型TBP基因的SCA17轉基因小鼠進行實驗。我們的研究成果發現利用EGb 761處理TBP/79Q-SH-SY5Y細胞後，細胞內十二烷基硫酸鈉不溶性蛋白質的含量會明顯減少；我們進一步發現，EGb 761處理可以抑制TBP/79Q-SH-SY5Y細胞的興奮性毒性以及鈣離子流入，並且降低經麩醯胺酸鹽處理SH-SY5Y神經母細胞瘤細胞的細胞凋亡標誌物表達。活體實驗中，我們每天利用腹腔內注射EGb 761（100 mg/kg）給予SCA 17轉基因小鼠，實驗結果發現EGb761可以有效緩解SCA 17轉基因小鼠的運動缺陷。由上述研究結果提供證據證實利用SCA 17的細胞與轉基因小鼠模型，EGb 761可以通過抑制神經細胞的興奮性毒性和細胞凋亡來達到治療SCA 17的效果。為此，我們認為EGb 761可能是有效治療SCA 17的潛在治療藥物。除罕見的遺傳性SCA 17外，阿茲海默氏症（AD）是最常見的神經退化性疾病，AD特徵在於受影響腦區域中形成澱粉樣蛋白-β肽的胞外斑塊，以及細胞內微管相關蛋白tau因為過度磷酸化聚集形成的神經原纖維纏結。在本研究中，我們探討X蛋白質對於乙型類澱粉蛋白聚合的影響，我們也發現綠茶內的其中一種茶多酚，Epigallocatechin gallate (EGCG) 能抑制X蛋白質對於乙型類澱粉蛋白的聚合作用，亦能增加細胞存活率。此外經過EGCG處理的三重轉基因AD小鼠（h-APPSwe，h-tauP301L和h-PS1M146V），通過Morris水迷宮、Y迷宮和新穎的對象識別的動物行為測試實驗，發現轉基因AD小鼠的記憶學習均獲得顯著的改善。因此，我們認為EGCG可能透過抑制X蛋白質而有效治療AD的多功能潛在治療藥物。Item 中草藥 TRM01 之抗非小細胞肺癌研究(2017) 施喬偉; Shih, Jaio-Wei癌症一直是世界上致死率最高的疾病，而肺癌更是其中的佼佼者，不論是在 世界上或是台灣，肺癌都是高居十大癌症死因的榜首。根據病理學的型態分類大 致上可以將肺癌分成兩種:非小細胞肺癌(85 %)以及小細胞肺癌(15 %)。在 約 80 %非小細胞肺癌病人身上可以發現表皮細胞生長受體(EGFR)有過度活化 的現象，而導致此現象大多是由於 Exon 19 上的缺失或是 Exon 21 上的 L858R 點突變造成，這些突變會導致細胞癌化並且導致腫瘤的產生以及轉移。在現今的 治療中對非小細胞肺癌的治療主要是手術治療輔以標靶治療，隨著越來越多的小 分子藥物的開發，現在已有開發出表皮細胞生長受體的激酶抑制劑(kinase inhibitor)如 geftinib 以及 erlotinib。但是藥物的使用治療，在臨床上也發現病人 在使用抑制劑之後會在 Exon 20 產生另一個點突變 T790M，而此一突變會導致病 人產生抗藥性以及癌症復發。 科學界近年來一直致力於將中草藥開發應用於治療癌症上，因此本研究希望 可以找到治療非小細胞肺癌的中草藥。本研究從七種中草藥中找到 TRM01 具有 抑制帶有 T790M/L858R 兩種點突變的非小細胞癌細胞株 H1975 生長的中草藥， 也發現 TRM01 可以抑制 EGFR 的表現並能透過 Bcl-2/Caspase-9 訊息傳遞路徑引 起細胞的凋亡(Apoptosis)。另一方面本研究也發現 TRM01 可以透過調控 FAK 的活性來抑制 Rho-family 蛋白的活性以及抑制 EMT 蛋白(N-cadherin、 Fibronectin)的表現來降低 H1975 細胞的遷移(Migration)能力，同時也有發 現 TRM01 具有可以透過調控 AKT/mTOR 訊息傳遞(p-4EBP1、HIF1a)的表現 來抑制癌細胞血管新生的能力。此外本研究藉由動物異種移植(Xenograft)模式，將 H1975 細胞注入小鼠皮下來探討 TRM01 是否可以在活體(In vivo)內抑制腫 瘤生長，結果顯示 TRM01 可以在活體內抑制腫瘤生長。 根據以上的實驗結果，此研究證實 TRM01 具有抑制非小細胞肺癌的血管新 生以及轉移的能力及動物實驗也有抑制腫瘤生長效果，因此在往後的藥物開發以 及腫瘤治療上是具有高度潛力的中草藥物。Item 開發人類肝癌類幹細胞凋亡之中草藥(2016) 陳建合; Chen, Jian-He中草藥是一個主要天然的資源，在癌症的治療上已被廣為人所知。它的優點包括低副作用、血管新生及轉移的抑制作用。肝細胞癌，在東南亞是一個常見的人類惡性腫瘤，它們對於治療產生的抗性與其幹細胞特性緊密相關。也因肝癌幹細胞具有自我更新及轉移的能力，可針對這些標的發展出有效的癌症治療。在本篇研究中，為了評估藥物的效力，使用鴨膽子的水溶液萃取物作用於三株肝癌細胞株，分別是HepG2, Huh7與Hep3B細胞。MTT試驗和流式細胞儀分析結果顯示萃取物會引起Hep3B細胞的sub-G1細胞總數表現且隨劑量增加有效抑制其生長。然而HepG2和Huh7細胞對於這處理較不敏感。西方墨點法證明了鴨膽子引起Hep3B細胞的凋亡之機制。再者，我們更進一步證實鴨膽子降低Hep3B spheroids自我更新能力，且能夠有效抑制幹細胞標記物。此外，水萃取物經由標的表皮生長因子受體而提升Hep3B spheroids細胞的凋亡，而自我更新能力的降低與幹細胞的凋亡有關。由這些結果證明鴨膽子水溶液萃取物可分別引發monolayer及spheroid的Hep3B細胞凋亡，這樣子的結果為肝癌的治療提供一種低劑量中藥的治療方式。