理學院
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學院概況
理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。
特色理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。
理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。
在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。
在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。
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Item 應用果蠅模式篩選中草藥抑肝散(順寧意)緩解阿茲海默氏症的醫療潛力(2021) 鄭詠馨; Jheng, Yong-Sin傳統中藥抑肝散過去常用於治療神經退行性疾病、精神官能症、失眠。而阿茲海默氏症是失智症裡各類型中最常見的,主要是以澱粉樣蛋白β (Aβ) 的異常堆積和Tau蛋白的過度磷酸化造成腦部細胞損傷有關。本文利用DPPH檢測中藥抑肝散的自由基清除與抗氧化能力;再透過細胞存活率分析法(MTT assay)檢視中藥抑肝散對於SH-SY5Y神經細胞的保護作用,實驗結果顯示中藥抑肝散具有相當高的自由基清除與抗氧化能力,對於SH-SY5Y神經細胞也有顯著的保護作用。本文利用轉基因果蠅表現Aβ42和hTauR406W毒性蛋白質作為AD動物模式,研究中藥抑肝散對人類Aβ 和人類Tau蛋白過度累積所引發的神經毒性在果蠅上是否具有保護作用。由於人類Aβ蛋白過度表現的Aβ42 會產生複眼退化;因此利用綠螢光蛋白觀察Aβ42 表現所造成的複眼退化,以及計算hTauR406W的背甲剛毛數目,可以評估中藥抑肝散對於Aβ和Tau蛋白過度表現果蠅的神經保護作用,實驗結果顯示中藥抑肝散可以緩解Aβ42 複眼的退化;另外也可以顯著緩解hTauR406W果蠅的背甲剛毛退化。此外,透過高靈敏的免疫磁減量(ImmunoMagnetic Reduction,IMR)技術可以評估Aβ42的Aβ蛋白表現,以及評估hTauR406W的Tau蛋白表現,結果顯示中藥抑肝散可以降低Aβ蛋白以及Tau蛋白的表現。歸納研究結果,可以說明中藥抑肝散對於緩解阿茲海默氏症可能具有替代醫療效果。Item 以amyloid-β 聚集為目標的阿茲海默氏症治療策略(2013) 黃鉦翔; Chen-Hsiang Huang阿茲海默氏症是最常見的老年癡呆症,主要臨床症狀包括Aβ胜肽聚集而成的細胞外澱粉樣蛋白斑與tau蛋白形成的細胞內神經纖維糾結。Aβ胜肽與tau蛋白的聚集往往是基於β-結構互相堆疊而形成。由於藉由破壞蛋白之間的氫鍵可能抑制蛋白聚集,故可能可以從吲哚、多酚類及其衍生物和中藥材篩選出潛在的Aβ胜肽聚集抑制劑。為了達成以上目的,本實驗利用thioflavin T分析法篩選人工合成之化合物。此外,於細胞層面上將Aβ42胜肽與GFP螢光蛋白的N端融合,用於反映Aβ42聚集之程度,並建立於SH-SY5Y細胞和293細胞中,篩選出Tet-On SH-SY5Y細胞與Tet-On 293細胞。Tet-On 293細胞被用來測試植物萃取物與天然或人工合成化合物,藉由綠色螢光訊號區別可延緩或抑制Aβ42聚集之抑制劑。本實驗使用Tet-On 293阿茲海默氏症細胞模式於高通量分析系統,並結合自動顯微鏡與圖像分析自動測試化合物的有效濃度。本實驗分析出10種植物萃取物與人工合成化合物,能提升Aβ42-GFP綠螢光之訊號,其中NTNU-043、NTNU-057、NTNU-059、NTNU-071、NC009-1以及NC009-2等較具潛力,能增加Hsp27蛋白表現,幫助抑制Aβ42聚集。Item PPP2R2B基因遺傳檢測,啟動子記述與單一鹼基多型性分析(2007) 劉若芸; Ju-yun LiuPPP2R2B基因轉譯出一個專一表現在腦部的去磷酸酶PP2A的調控次單位Bβ。當PPP2R2B基因5’端CAG三核苷酸不正常擴增時,會造成第十二型脊髓小腦運動失調症(SCA12),但當抑制PP2A活性時,會使動物腦部Tau蛋白過度磷酸化,出現類阿茲海默氏症的症狀。先前本實驗室研究顯示,PPP2R2B基因上游-870 ~ +23序列可調節基因基礎表現,且台灣阿茲海默氏症患者中PPP2R2B基因5’端啟動子活性較低的(CAG)7等位基因頻率較正常人族群為高(2.8% vs. 0.2%)。本論文延續先前研究,首先擴大正常人及神經性疾病患者PPP2R2B基因CAG三核苷重複的遺傳資料庫,未發現任何擴增的等位基因,但在4位原發性顫抖症(2.0%)及1位舞蹈症(1.1%)患者,觀察到短的(CAG)5~7等位基因。其次分析PPP2R2B基因4 kb啟動子片段上4個單一鹼基多型性與阿茲海默氏症、原發性顫抖症感受性的相關性,各多型性基因型或等位基因在患者與正常人族群間沒有顯著差異,但-3170C/-2923A/-1905T/-428G單套型可能與阿茲海默氏症的感受性相關。在HEK-293、IMR-32細胞中,-4070 ~ +23的遠端啟動子的轉錄活性顯著低於-870 ~ +23近端啟動子,在SK-N-SH、HEK-293、IMR-32細胞中,(CAG)5~7的近端啟動子轉錄活性亦顯著低於(CAG)16者。Item 篩選能改善類澱粉蛋白所引發病理的神經傳遞之中草藥(2014) 李智翰; Chih-Han Lee阿茲海默症是世界上最普及的一種失智症,其中有兩個主要病徵與該疾病漸進的神經退化失調有關:細胞外由類澱粉蛋白貝塔(Aβ)組成的斑塊,以及細胞內由過度磷酸化的tau所導致的神經原纖維纏結。近期研究指出Aβ蛋白會減低第一型與第二型囊泡麩氨酸轉運體(vGLUT1/2)在前突觸麩氨酸性區的表現,以及抑制麩氨酸被星狀細胞回收清除。這使得過多的麩氨酸累積在突觸間隙而後引發神經興奮毒性。然而Aβ蛋白過度活化N-甲基-D-天門冬胺酸受體(NMDAR)的現象可被人工合成的NMDAR拮抗藥物美金剛(memantine)所改善。因此找出麩氨酸受體的拮抗劑被視為Aβ蛋白所引發之異常現象的治療策略。於本研究中,我們試圖以小鼠初級大腦皮質神經細胞篩選中草藥以找出能改善Aβ蛋白導致的過量麩氨酸神經傳遞的非人工合成之天然成分。由免疫細胞化學法得知,vGLUT1/2染色呈現幾乎一致的麩氨酸性神經細胞群,突觸結合蛋白(synaptotagmin)染色亦在這些細胞之間呈現神經網絡的形式。而該初級神經細胞的特徵也透過西方墨點法中的抗體訊號如第三型貝塔微管蛋白、PSD-95蛋白以及α-氨基烴甲基嘿挫丙酸型受體(AMPAR)得以確認。為了在篩選中草藥的過程中能偵測並量化受Aβ蛋白刺激所造成的膜電位變化,DiBAC4(3),一個慢反應電位敏感染劑,被用來做為藥物篩選的工具。DiBAC4(3)可進入去極化細胞並與胞內或膜蛋白結合隨後引發增加的紅螢光強度。去極化程度越高紅螢光越強,反之過極化則導致紅螢光減弱。為了建立DiBAC4(3)的中草藥篩選平台,我們對初級神經細胞刺激氯化鉀、麩氨酸以及Aβ蛋白後發現DiBAC4(3)螢光強度如預期般地增強。此外我們藉由DiBAC4(3)方法發現於Aβ蛋白刺激前加入memantine可減弱Aβ蛋白所導致的去極化現象。由上述結果可知DiBAC4(3)的中草藥篩選平台已被成功建立。在篩藥之前,我們亦先量測了處理不同濃度的中草藥對細胞存活的半抑制濃度(IC50)以便日後篩藥。在我們近期研究中,我們找到一些能抑制Aβ蛋白所引發的過度去極化現象的中草藥,也希望之後能找出該中草藥之有效成分如何參與阿茲海默病理現象中的麩氨酸受體訊息傳遞機轉。Item 以tau 聚集為目標的阿茲海默氏症治療策略(2013) 陳炫江; Hsuan-Chiang Chen阿茲海默氏症是一種漸近性的神經退化性疾病,主要病理特徵包 括細胞外間質的Aβ 胜肽堆積,及細胞內高度磷酸化tau 形成的神經 纖維糾結。由於tau 聚集與阿茲海默氏症進程具相關性,因此透過抑 制或消除tau 聚集或可保護受影響之神經細胞。本研究構築tau 蛋白 微管結合重複區域(tauRD)之野生型(K18)及第280 位置賴胺酸缺失的 促tau 聚集突變型(ΔK280)與DsRed 紅螢光蛋白融合之tauRD-DsRed基因,來建立誘導表現tauRD-DsRed 之Tet-On 293 與Tet-On SH-SY5Y 細胞,作為藥物篩檢平台,來篩檢可抑制tauRD 聚集的抑制物,並對 這些具聚集抑制性的化合物或中草藥、植物萃取物等,檢測其神經保 護機制。在Tet-On 293 細胞誘導tauRD-DsRed 蛋白表現後,ΔK280 突變型細胞螢光亮度較野生型細胞顯著減少。以剛果紅(正控制組)處 理細胞後,突變型細胞的紅螢光亮度較野生型者更能有效提升。對於 293 促tau 聚集突變型細胞,在細胞數無顯著影響下, 前處理 NC009-1、-2、-3、-6、-7 (吲哚基喹啉化合物)、NTNU-003、-008 (GSK-3β抑制劑類似物)、NH021、NTNU-043、-057、-059、-224、NTNU-309、 -313、-319、-331、-379 (中草藥或植物萃取液)等皆可顯著提升DsRed 紅螢光亮度。以維他命A 酸誘導ΔK280 促tau 聚集突變型SH-SY5Y 細胞神經分化後,螢光顯微影像分析顯示神經突觸生長性狀(包含總 生長及突起數、分支數)較野生型K18 細胞顯著下降。以NC009-1、 -7 及NTNU-008 前處理突變型SH-SY5Y 細胞後,可顯著提升神經突 觸總生長性狀,並可提升HSP27 蛋白(NC009-1、-7)或GRP 78、HSP27 蛋白(NTNU-008)的表現。Item 開發GSK-3β抑制劑作為治療阿茲海默症新藥(2015) 黃汶函; Huang, Wun-Han阿茲海默症是目前最常見的一種失智症,為一種不可逆的神經退化性疾病,會造成記憶與行為上的缺失,以及人格的改變,有兩個主要的病徵,分別是類澱粉斑(Amyloid plaques)和神經纖維纏結(Neurofibrillary tangles, 簡稱NFTs),於罹患阿茲海默症之病人腦部發現。GSK-3β蛋白磷酸化tau蛋白會促使NFTs形成,在阿茲海默症中扮演很重要的角色,因此抑制GSK-3β蛋白之活性會是一個治療阿茲海默症的方式。我們與本校化學系孫英傑老師合作,利用電腦輔助藥物設計及分子間作用力分析技術,開發GSK-3β抑制劑作為治療阿茲海默症新藥。為了獲得足夠的GSK-3β進行抑制劑之篩選,我們構築了含人類GSK-3β基因的質體,並於多株不同的大腸桿菌宿主中表達,然而GSK-3β卻形成了包涵體(Inclusion body),為此,我們將蛋白表達的條件進一步優化,以及進行蛋白的重折疊(Protein refolding),期望能獲得可溶的蛋白,然而卻依然無法提升蛋白的溶解度。因此,在本研究中,我們購買了GSK-3β蛋白進行抑制劑之篩選,在電腦模擬篩選出的三十八個藥物中,我們以抑制後蛋白殘餘活性在百分之六十五以下為篩選標準,共篩選出了三個抑制劑,這些抑制劑有潛力能成為治療阿茲海默症之藥物。