生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊，本系調整相關員額及教學資源之分配，在課程設計及學習活動上，特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練，使學生可依個人志趣作學習規劃，畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主，並兼顧師資培育，故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item 缺氧誘導因子1α在頭部外傷後調節神經新生所扮演之角色(2019) 黃泰淳; Huang, Tai-Chun頭部外傷 (traumatic brain injury, TBI) 是全世界青壯年人口中¬，盛行率和死亡率雙高的意外事故之一。因頭部外傷主要發生在最具有生產力階段的青壯年人口，在頭部外傷病患中約有25% 會造成終身性殘疾並須長期性的照護，因而造成社會或經濟的損失。因此，相關致病機轉和醫療策略的研發極具重要性。我們先前的研究已經證明血管內皮生長因子 （vascular endothelial growth factor, VEGF）調節TBI所引發之神經新生的現象(TBI-induced neurogenesis)是經由活化第二型的VEGF受體 (VEGFR2) 和活化絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen activated proteinkinase, MAPK) 訊息傳導路徑。前人研究指出缺氧誘導因子（hypoxia inducible factor, HIFs） 在正常狀態細胞中含量較為稀少，但在病理狀態下，如缺血(ischemia) 或缺氧 (hypoxia) 時表現會被誘導大量增加。細胞中的HIFs扮演轉錄因子的角色，會進而誘導多種類型的下游基因之表現，特別是與負責血管增生(angiogenesis)、厭氧反應 (anaerobic)、血管舒張 (vasodilation)、紅血球細胞生成(erythropoiesis)、神經新生 (neurogenesis)。本研究的主要目的為探討HIF-1α在TBI誘導海馬迴內神經新生的角色。 第一部份的研究結果發現TBI誘導後可以引起VEGF表現和海馬迴內的神經新生。此外，給予HIF-1α的反義股 (antisense) 或專一的抑制劑2ME2 (2-methoxyestradiol)成功地阻斷了TBI誘導海馬迴神經新生。TBI的誘導下，與HIF-1α降解有關兩個主要酵素中的脯胺醯基羥化酶 (prolyl hydroxylase, PHD)的表現減少，而低氧誘導因子-1 抑制因子 (factor-inhibiting HIF, FIH) 的表現則無改變，我們推測PHD的減少是促使TBI後海馬迴內的HIF-1α蛋白量增加的主要原因。此外，我們也排除了其他HIF亞型，如HIF-2α和HIF-3α參與此機制的可能性。後續實驗中也證明了HIF-1α可以結合VEGF的啟動子以調控其表現。總結第一部分的實驗結果，我們證明是HIF-1α而非HIF-2α和HIF-3α為激活VEGF在TBI後大量表現的轉錄因子，以及海馬迴中TBI誘導神經新生的主要因子。故在第二份實驗中，我們專注於探討影響TBI後HIF-1α表現量增加後的下游機制，特別是微小型片段RNA（microRNA, miR）是否在過程中扮演重要的角色。 第二部分的實驗證明了miR-210在缺氧後參與了調節海馬迴中的神經新生。TBI後海馬迴中miR-210表現量迅速提升，約在4小時達到峰值，並在8小時內回復到基礎值。給予miR-210 shRNA不僅可有效的抑制miR-210的表現，同時也減少了TBI所引起的神經新生。此外，西方墨點法的結果顯示TBI誘導後MAPK 訊息傳遞路徑中，三個主要的蛋白質RAF-MEK-ERK的磷酸化均呈現增加，同樣的這些蛋白質的磷酸化情形，在經過miR-210 shRNA預處理後均恢復到正常範圍內。進一步探討TBI造成MAPK磷酸化改變的原因，發現海馬迴內的雙特異性去磷酸酶6 (dual specificity phosphatase 6, DUSP6)，還造成RAF-MEK-ERK訊息傳遞去磷酸化的主要磷酸酶，其表現量在TBI誘導後大量減少，我們推論miR-210可能會鍵結DUSP6的mRNA上進而造成其表現量下降。為了驗證上述假設，我們使用慢病毒紅螢光報告系統 (lentivirus report system)，該系統可藉由紅色螢光蛋白 (DsRed) 的表現來偵測miR-210是否會結合DUSP6 mRNA。結果發現DeRed蛋白質的表現在TBI前處理LV-DUSP6組中顯著地減少，證明了miR-210確實具有結合DUSP6 mRNA的能力，進而直接調控DUSP6的轉譯作用，使得在TBI後DUSP6減少，導致MAPK的磷酸化增加，進而促進神經新生的產生。 綜合以上各項結果，我們認為miR-210可當作一個重要的生物指標，可用以探測TBI所引起的腦損傷；而TBI所造成的HIF-1α表現量增加，可進一步促進miR-210的產生，miR-210 可鍵結到DUSP6的mRNA上以減少其表現，進而導致MAPK的磷酸化增加，最終提升了TBI後海馬迴的神經新生。因此藉由增強或延長TBI誘導後HIF-1α的表現，應可作為研發針對TBI傷害的新型治療策略或藥物的重要標的。Item Item Item Item 評估TrKB之潛力促效劑於阿茲海默氏症細胞與動物模式之神經保護效果(2019) 范家豪; Fan, Chia-Hao阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD)是目前最常見的神經退化性疾病之一，至今尚無顯著有效的治療方法。這種全球性的健康問題不論是對於個人或社會都有極大的影響。AD在病理學上主要有兩個病徵：類澱粉蛋白(β-amyloid peptides, Aβ)堆積成的斑塊(plaques)以及Tau蛋白過度磷酸化所導致的神經纖維糾結(neuro-fibrillary tangles, NFTs)。許多研究證實，在失智症病患腦中之腦源性神經滋養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)濃度較低，且此現象可令更多的Aβ生成。BDNF及其受體原肌球蛋白相關激酶B(tropo-myosin-related kinase B, TrkB)，可調節長期增益效應(LTP)、長期抑制效應(long-term depre-ssion, LTD)、軸突出芽、樹突增生、突觸可塑性和神經元分化。7,8-二羥基黃酮(7,8-dihydroxyflavon, 7,8-DHF)是目前已知的TrkB促效劑，可與細胞膜上的TrkB受體結合並引發同源二聚化，啟動下游之訊息傳導。本研究是使用結構與7,8-DHF類似之12種新型的TrkB促效劑，經過MTT實驗評估發現12種促效劑對神經細胞都無明顯細胞毒性及神經突生長之影響。接著於小鼠海馬迴細胞初級培養給予Aβ25-35誘導神經損傷作為AD模式篩選平台，結果顯示LMDS-1能有效緩解因Aβ25-35寡聚體所導致的神經突長度及分支數目降低之現象，因此選擇LMDS-1進入動物實驗測試，並以7,8-DHF為正控制組。先利用立體定位注射Aβ25-35至小鼠海馬迴CA1區域以建立AD模式動物，再給予7,8-DHF或LMDS-1之處理，並於期間進行一系列行為實驗，結果顯示LMDS-1可有效改善因Aβ25-35誘導所導致的短期及長期記憶受損。在病理分析上，我們利用免疫組織化學染色和西方墨點法分析小鼠海馬迴組織，結果顯示LMDS-1可有效改善因Aβ25-35誘導所導致的Aβ堆積、成熟神經細胞缺失、pERK及synaptophysin表現量降低。由病理分析結果推論，LMDS-1可能是經由pY516TrkB活化Ras/MAPK路徑來激活CREB轉錄因子，進而上調mBDNF之表現量，改善因Aβ25-35所導致的記憶缺失。綜合上述結果，LMDS-1是具有治療AD潛力的新型TrkB促效劑，能夠改善動物記憶功能，並緩解AD代表性之病理特徵，希望能為日後AD研究提供一些新的方向與目標。Item YAP與Rab18調節成年哺乳動物腦中側腦室下區之神經幹細胞功能(2019) 楊琇欐; Yang, Xiu-Li成年神經幹細胞存在於哺乳動物大腦中的兩個位置，一個位於側腦室的腦室下區（subventricular zone, SVZ），另一個位於海馬齒狀回的顆粒下區（subgranular zone, SGZ）。在胚胎發育過程中，YAP和Sonic hedgehog（SHH）訊息傳遞路徑會維持神經幹細胞並抑制其分化。實驗室先前研究發現YAP會激活SHH訊息傳遞路徑來抑制胚胎皮質前驅細胞中的神經元分化，此外YAP在成年SVZ中會維持神經幹細胞功能。故我們假設YAP也會通過SHH訊息傳遞路徑調節成年神經幹細胞的行為。我們先檢查了成年大腦中兩個SHH訊息傳遞路徑的蛋白質PTCH1和Gli2之表達，發現它們存在於SVZ中。我們以Cre-loxP系統專一剔除小鼠SVZ神經幹細胞中的yap並觀察PTCH1和Gli2之蛋白質表達，發現Gli2表現量下調，表示YAP確實會調控SHH訊息傳遞路徑。另一方面我們在神經球 (neurosphere)培養實驗中SHH訊息傳遞路徑是否介導YAP對神經幹細胞功能的影響。我們發現Gli1的下降抑制了YAP誘導的神經球形成，表示SHH訊息傳遞路徑在YAP的下游並在發育階段和成年階段調節神經幹細胞。Rab18是屬於Ras相關的小GTP酶Rab家族之成員，它調節神經內分泌細胞系中多巴胺的釋放。實驗室先前研究發現Rab18以non-autonomous的方式調節成年神經元新生，通過抑制多巴胺分泌來增加腦中催乳素濃度來增進成年神經元新生。在此我們探討Rab18是否也能透過autonomous作用影響出生後神經元新生。我們取出生後第7天小鼠SVZ培養的初代神經球之神經幹細胞，用針對Rab18的兩種shRNA來降低Rab18表達，發現Rab18不影響神經幹細胞分化成神經元或星狀膠質細胞，但它是神經幹細胞增殖所必需的。另一方面我們發現Rab18的下降使第二代神經球形成有減少的趨勢，表示Rab18有可能會維持神經幹細胞自我更新。綜合以上發現，YAP和Rab18會調節出生後SVZ中的成年神經元新生。Item 探討海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌誘發ICR小鼠耳朵皮膚發炎之改善效果(2019) 翁于晴; Weng, Yu-Ching痤瘡丙酸桿菌 (Cutibacterium acnes, P. acnes) 是一種兼性厭氧的革蘭氏陽性菌，常見於人體皮膚的皮脂腺上，然而當痤瘡丙酸桿菌不正常增生的情況下與致痤瘡的形成有關，是因為痤瘡丙酸桿菌在痤瘡的形成中，扮演促進發炎的重要角色。海洋深層水 (Deep sea water, DSW) 含有豐富礦物質與活性成分，有文獻指出海洋深層水可以預防或治療過敏性濕疹，然而目前對於海洋深層水治療痤瘡丙酸桿菌所引起的痤瘡效果未有深入的研究。因此本研究探討海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌誘導小鼠耳朵發炎情形是否有改善進行探討。首先在體外試驗中以紙錠擴散法 (disk diffusion method) 測定海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌的抗菌活性，加入海洋深層水的載體與加入二次水的載體凝膠進行對照，可得知海洋深層水凝膠的紙錠周圍所生長的菌落數比二次水凝膠的紙錠周圍菌落數較少，因此在體外試驗具有抑菌的效果。動物實驗部分以ICR小鼠做為實驗對象，小鼠在經過一週飼養後，將痤瘡丙酸桿菌 6*109 CFU/uL 注射於小鼠耳朵皮下組織，誘導組織形成發炎現象，接著連續5天給予塗抹海洋深層水凝膠於耳朵誘發處，透過雷射都普勒血流儀觀察，予海洋深層水凝膠的組別耳朵降低紅腫的情況明顯好於其他組，且耳朵的腫脹程度也有明顯的下降。此外在H&E染色下，可以觀察到經過海洋深層水治療後可以減少皮下組織的發炎細胞浸潤的現象。我們再以西方墨點法觀察痤瘡丙酸桿菌對組織造成發炎反應之路徑，其主要是藉由活化p38及NF-kB磷酸化蛋白，進而產生發炎現象，但在給予海洋深層水後可抑制磷酸化蛋白的表現。另外在海洋深層水抑制促發炎因子的部分，包括granulocyte- macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF)、Chemokine (C-C motif) ligand 5 (CCL5)、Chemokine (C-X-C motif) ligand 1(CXCL1)、interleukin-1b (IL-1b)、Chemokine (C-X-C motif) ligand 11 (CXCL11) 等促發炎因子之蛋白表現量有減少的趨勢。總結來說我們的結果表示經由海洋深層水治療後，能抑制MAPK 中的p38和NF-kB蛋白的磷酸化，並減少促發炎因子GM-CSF、 CXCL1、CCL5、CXCL11、IL-1b的產生，來達到降低P. acnes誘導組織發炎反應的情形，改善痤瘡丙酸桿菌引起的皮膚炎症之效果。因此海洋深層水能有效治療P. acnes誘導的發炎情形，以後可以作為痤瘡桿菌的治療選擇之一。Item PS128精神益生菌對於阿茲海默氏症小鼠模式的效益及其作用機制(2019) 陳潔玲; Chen, Jie-Ling隨著高齡社會的到來，失智症人數急遽增加，其中阿茲海默氏症是失智症中最常見的類型。大量的β類澱粉蛋白質(Aβ)與Tau蛋白質過度磷酸化堆積是阿茲海默氏症最主要的病理特徵，然而目前不論針對Aβ或是tau的處理仍無法有效治療方式；因此迫切需要開發新的治療策略以因應當前全球最棘手的阿茲海默氏症。依據腸腦(gut-brain axis)雙向影響的原理，先前研究發現口服益生菌可避免或是延緩因壓力或是腦室急性注射Aβ的方式造成認知功能的受損；然而其所使用的動物模式，都無法代表典型的阿茲海默氏症動物模式。另外，台灣本土發現的PS128精神益生菌可以減少因壓力產生的焦慮、憂鬱與周邊發炎反應等正向效果。因此本研究將使用偶發型與家族型兩種阿茲海默氏症動物模式探討PS128精神益生菌於認知功能的成效，進而探討其作用的分子機制。本研究將用6個月大的3×Tg-AD (三基因轉殖鼠)與C57BL/6J公鼠於側腦室急性注射STZ 4 μl (Streptozotocin; 鏈脲黴素)或是生理食鹽水，注射前7天起小鼠接受每天管餵一次PS128 100 μl (10^10 CFU/ml)或vehicle處理，連續給予33天。首先，我們發現3×Tg-AD小鼠相較於同齡的B6小鼠其空間學習能力較差，而且其膽鹼性神經元數量也大幅地減少。另外，我們也發現前處理PS128能避免B6或3×Tg-AD小鼠因急性側腦室注射STZ造成的認知功能缺陷並且伴隨著減少AD相關病理特徵，包括Aβ的堆積、神經發炎反應， BACE1蛋白質表現量上升與認知功能相關腦區神經元數量減損等，因此此研究揭露PS128益生菌對於阿茲海默氏症的治療潛力。Item 第19/22型小腦萎縮症果蠅模式之致病機轉研究: 內質網壓力(2019) 王子榛; Wang, Tzu-Chen第22型小腦萎縮症 (另一名為第19型小腦萎縮症) 主要為A型鉀離子通道 (KCND3 / Kv4.3) 的基因突變所造成的一種顯性退化性神經遺傳疾病。目前造成第22型小腦萎縮症致病機轉並不清楚，我的研究目的：(1) 建立第22型小腦萎縮症的果蠅模式；(2) 解析第22型小腦萎縮症的致病機轉。我們利用轉殖野生型KCND3wt, 突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF277 蛋白建立第22型小腦萎縮症的果蠅模式，過量表現突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF277 蛋白造成果蠅包括複眼退化、運動功能失調、壽命降低等性狀。由免疫螢光染色發現Kv4.3蛋白質位於內質網，野生型KCND3wt及突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF227 核酸 (mRNA) 表現量相同，但突變Kv4.3較野生型Kv4.3蛋白表現量顯著大量降低，推測突變蛋白質因摺疊不正常而被水解，突變Kv4.3蛋白也較正常Kv4.3蛋白質引發更大的內質網壓力 (ER-stress) ，突變蛋白引發果蠅表現更多Xbp1s剪切核酸，及ER-stress感受標誌基因，突變蛋白引發持續性內質網壓力，也造成細胞死亡，表現p53H159N及抑制細胞凋亡蛋白DIAP I (Death-associated inhibitor of apoptosis 1) 則可抑制第22小腦萎縮症果蠅複眼感光細胞死亡，顯示突變Kv4.3蛋白造成的退化是細胞凋亡的結果，由於未折疊蛋白反應 (unfolded protein respose - upr) 是造成內質網壓力的主要原因之一，Xbp1s轉錄因子可促進內質網伴護蛋白表現以助蛋白質正摺疊，我們發現過量Xbp1s蛋白可改善疾病果蠅模式複眼退化，增加突變蛋白表現量，相反地，降低Xbp1s蛋白質表現量則顯著加劇突變Kv4.3蛋白質造成複眼退化，相同地，過量表現內質網伴護白Hsc70，則可顯著改善突變Kv4.3蛋白造成的危害，並增加突變蛋白表現量，顯示Xbp1s及Hsc70有助突變Kv4.3蛋白質折疊，而不受蛋白酶體水解。綜合上述結果，我們認為突變Kv4.3蛋白質引發的持續性內質網壓力為第22型小腦萎縮症的致病原因之一。Item 探討TRIP6與IFIT5之交互作用於細胞中扮演之角色(2019) 林栩茵; Lam, Hoi-Ian多型性神經膠質母細胞瘤（Glioblastoma multiforme, GBM）是惡性且侵潤性高的原發性腦瘤，目前臨床上仍無法完全根治。因此，瞭解其細胞遷移及浸潤機制，有助於透過有效抑制腫瘤浸潤能力，減少GBM侵襲正常腦組織而達到提高患者的存活率。細胞點狀黏著分子TRIP6（Thyroid receptor-interacting protein 6）和干擾素誘導蛋白質IFIT5（Interferon Induced Proteins with Tetratricopeptide Repeats 5），兩者都被研究出可調控肌動蛋白質及活化發炎因子NF-κB，而實驗室在之前的研究中已發現TRIP6和IFIT5之間會有交互作用。為深入了解此交互作用是否影響此二蛋白質在細胞中的功能，本研究首先探討TRIP6與IFIT5之結合位置。結果顯示TRIP6的C端負責與IFIT5進行交互作用並促進IFIT5共聚到肌動蛋白質形成之壓力絲上。我們進一步透過拍攝細胞移動變化影像得知，IFIT5與TRIP6皆會促進細胞的動態變化。利用傷口復原法檢測細胞移動之能力，發現IFIT5雖促進細胞之形變卻無法促進細胞移動，反而有抑制之趨勢，並抑制TRIP6促進之細胞移動現象。但若只有過表現TRIP6之C端與IFIT5，IFIT5抑制現象反而減弱，因此TRIP6之C端可能與內生的TRIP6競爭IFIT5，降低IFIT5抑制內生型TRIP6的作用。由這些結果可知，對GBM患者IFIT5可能具抑制細胞移動的作用，從而降低細胞的侵略性而使病人存活率增加。