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 大腸桿菌之單株抗體的生產與分析研究(2012) 呂泰霖; Tai-lin Lu大腸桿菌是造成人類感染疾病的重要病原菌之一,每年都造成全球許多生命及經濟的損失,故開發快速且準確的大腸桿菌檢測方法有其必要性。現今我國使用傳統的細菌培養法作為大腸桿菌檢測的標準檢驗方法,其缺點是過程需時冗長,且需使用較多空間與耗費較多人力。故本研究擬生產可專一辨識大腸桿菌的單株抗體,期能用以開發大腸桿菌的免疫檢測方法,或是作為大腸桿菌的基礎研究工具。 本研究以超音波破菌處理過的大腸桿菌(ATCC 11775,血清型O1:K1:H7)為抗原,對小鼠進行免疫注射,經細胞融合及選殖過程後,共獲得9株單株抗體。依照其對不同菌種的作用特性,這9株抗體可被分類為兩群:第一群共有6株 (I-1 ~ I-6),僅會與大腸桿菌反應;第二群則有3株 (II-1 ~ II-3),除了對大腸桿菌之外,亦會與本研究所測試的其他10種革蘭氏陰、陽性菌作用。 進一步的抗原成分分析結果顯示,第一群抗體所辨識的抗原應為大腸桿菌表面的脂多醣O抗原;第二群抗體則可能辨識細菌的細胞內或分泌性的成分。在應用上,第一群單株抗體具有開發大腸桿菌免疫檢測方法的潛力,亦可透過遺傳工程技術產生重組抗體後,用作為抑菌用途的功能性食品添加成分,此外,本群抗體還可被用作為分析細菌表面O抗原種類之工具;第二群單株抗體則可應用於生菌數的檢測或被用來分離細菌的保守成分,以供親緣關係探討之用。 本研究也利用自行生產的單株抗體(I-5),進行大腸桿菌免疫偵測方法的先驅研究。藉著簡易的步驟,我們開發的微量離心管免疫偵測方法可將大腸桿菌的偵測極限下降至104 CFU/mL,並且整個過程僅需2.5小時即可完成,未來若能進一步確定抗體的專一性及提升檢測方法的敏感度,則將有取代現行標準檢測方法的潛力。Item 沙門氏菌之單株抗體的生產與分析研究(2012) 黃韻如; Yun-Ju Huang沙門氏菌(Salmonella enterica)是造成全球食物中毒的最主要病原菌之一,不但威脅人類的健康,也會造成社會問題及經濟損失,因此發展快速、準確的沙門氏菌檢驗方法有其必要性。目前我國對沙門氏菌的標準檢驗方法是使用傳統的細菌培養法,缺點是完成檢驗所需的時間較長,且耗費較多的人力與空間。故本研究擬生產可辨識沙門氏菌的專一抗體,以利後續更新沙門氏菌的檢測方法,或是做為沙門氏菌的基礎研究工具之用。 在本研究中,我們以沙門氏菌(Typhimurium血清型)的細胞壁溶出物或以超音波震盪處理的破菌樣品做為抗原,分別對小鼠進行免疫注射,經過三次細胞融合及選殖實驗後,總共篩選得到七株可辨識沙門氏菌的單株抗體:其中的一株(I-1)除了可辨識沙門氏菌之外,也會辨識各種測試的革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌;一株(II-1)除了可辨識沙門氏菌之外,也會辨識腸菌科中的大腸桿菌及志賀氏桿菌;兩株(III-1、III-2)會對沙門氏菌的Typhimurium和Enteritidis兩種血清型產生反應,但不會對其他腸菌科的細菌作用;另三株(IV-1、IV-2、IV-3)則只會辨識沙門氏菌中的Typhimurium血清型菌株。這七株抗體中,有四株(III-2、IV-1、IV-2、IV-3)的辨識抗原,經檢測後確定為lipopolysaccharide (LPS)上的O antigen:其中一株(III-2)專一辨識沙門氏菌的O12 antigen;其餘三株則是辨識O5 antigen。 本研究所生產的七種單株抗體,依其專一性及結合力的差別,或可做為基礎研究的工具,如不同菌種的親緣關係探討或特定抗原的鑑定;亦可被應用於病原菌檢測方法的開發或功能性食品的生產。此外,我們也開發了一種新的免疫檢測方式,藉簡易的離心濃縮步驟,將細菌的偵測極限降低至104 CFU/mL,偵測時間僅需2.5 h以內。未來透過偵測敏感度的進一步提升,應有取代當前國家標準方法的潛力。Item 第四型登革病毒單株抗體之特性探討(2009) 沈文凡; Wen-Fan Shen登革病毒是盛行於熱帶及亞熱帶地區感染人類的病原體,主要的傳染途徑是經由帶有病毒的病媒蚊叮咬,後而易引起登革熱、登革出血熱和登革休克症候。登革病毒的套膜蛋白[envelope (E) protein]具有結合細胞表面受器及引發病毒與宿主間膜融合的功能,同時亦是能誘發人體免疫反應的重要抗原;套膜蛋白的膜外區域(E domain)可以再進一步區分為三個功能區塊:區塊一、區塊二與區塊三(EDI, II, III)。為了探究登革病毒中和性抗體之抗原決定位及未來研發登革的DNA疫苗,本研究篩選了若干株由我們實驗室所生產的抗體,以釐清第四型登革病毒與中和性抗體之間的交互作用。作法上,我們先利用免疫光染色法與西方墨點法來確認單株抗體的專一性,並且找到若干株單株抗體能對抗病毒的套模蛋白或非結構性蛋白一[Non-structural (NS)-1]。我們更進一步利用蝕斑減少中和試驗[Plaque reduction neutralization test (PRNT)],與保護試驗檢測這些單株抗體對於登革第四型的中和能力。我們亦製造了兩個DNA載體,分別含有第四型登革病毒的功能區塊一、二及三,並將此載體利用基因槍施打於小鼠身上,希望能藉此比較功能區塊一、二及功能區塊三對於誘發免疫反應的能力。我們亦施打第四型登革病毒DNA疫苗,pCB8D4-2J,及我們製作的載體,進一步比較並評估該製造的載體是否有成為DNA疫苗的潛力。在本實驗中我們t辨識出九株單株抗體能專一辨識第四型登革病毒與九株會變其他型登革病毒的單株抗體;其中有十四株抗體是辨識套模蛋白,兩株是辨識非結構性蛋白一。在辨識套模蛋白中,有七株單株抗體是辨識區塊一、二,另有兩株抗體能辨識區塊三。最後找到兩株能辨識登革第四型功能區塊一、二,並在細胞實驗上能阻止病毒感染,但只有一株抗體能在動物模式上提供保護。同時我們製造的DNA疫苗,雖然能夠表現其蛋白質於細胞且被抗體所辨識,但是在誘發對抗登革病毒免疫的能力上,仍不及pCB8D4-2J;顯示該DNA疫苗需多次免疫方能有效誘導出對抗登革病毒的抗體。Item 利用雙甲基化搭配液相層析串聯式質譜技術進行蛋白質藥物Trastuzumab之雙硫鍵結鑑定分析(2011) 謝育廷雙硫鍵在穩定蛋白質的三級結構和維持其生化活性上扮演重要的角色,同時,雙硫鍵的完整鍵結與否,常常關係到蛋白質藥物的品質.傳統上利用質譜分析蛋白質雙硫鍵的方法,常採用間接鑑定方式,比較經過還原前和還原以後含有cysteine胜肽質譜圖的差異,雙硫鍵的兩個胺基酸cysteine經還原後會接上兩個氫,而使該胜肽鏈的分子量多2 Da,但當同一個蛋白質裡含有複雜且多條的雙硫鍵時,就會產生更多樣的排列組合,所以這樣的方法,並不適用於分析具有多條複雜雙硫鍵的蛋白質. 在本篇研究中,我們提出一套鑑定雙硫鍵的方法,應用於蛋白質藥物trastuzumab上.在非還原的條件下,利用雙甲基化胜肽在Q/TOF質譜中,CID碎片會有a1離子訊號被提升的現象,搭配計算軟體RADAR掃描a1離子及其對應分子量,並與資料庫中含有cysteine的胜肽組合去比對,藉此鑑定出雙硫鍵的位置.此外,將針對不同的蛋白酶搭配,多種蛋白質水解與雙甲基化的最佳條件作測試,以期可以在最短的時間內,鑑定到最多正確的雙硫鍵數目.最後,在最佳化實驗條件下,利用RADAR對a1離子作自動化的掃描,成功的鑑定出trastuzumab上七條雙硫鍵位置. 本篇研究提供一套快速且正確鑑定雙硫鍵的方法,適用於例行的蛋白質藥物結構的鑑定,可以發展成一套完整有效的蛋白藥物品管方式.Item 利用雙甲基化標記搭配質譜儀技術自動化鑑定蛋白質雙硫鍵鍵結(2013) 陳群皓; Chun-Hao Chen驗證生物藥物的正確摺疊結構,以及正確雙硫鍵鍵結,越來越受到重視。正確蛋白質構型可維持蛋白質活性,而蛋白質後轉譯修飾所產生的雙硫鍵鍵結,主要扮演著維持蛋白質構型的角色。本研究中,利用雙甲基化標記以及質譜鑑定方法,搭配自製軟體RADAR自動化計算篩選a1離子的策略,將RADAR軟體應用於鑑定蛋白質藥物Bevacizumab與Trastuzumab的雙硫鍵鍵結,以及台南與新竹兩地區的複雜眼鏡蛇蛇毒蛋白的雙硫鍵鍵結。由於經雙甲基化標記胜肽後於MSMS質譜分析圖譜中,將產生a1離子訊號增強現象,藉此現象可鑑定其雙硫鍵鍵結胜肽的N端胺基酸殘基。RADAR軟體可自動化與數據庫中含半胱胺酸之胜肽進行比對,首先比對其a1離子,若符合N端胺基酸再比對其分子量,接著進一步比對其離子碎片,藉此策略快速鑑定雙硫鍵鍵結。應用RADAR軟體自動比對其a1離子策略,已成功鑑定出蛋白質藥物Bevacizumab與Trastuzumab所有的雙硫鍵鍵結。另外,於台南眼鏡蛇蛇毒蛋白上鑑定得到18個蛋白質的雙硫鍵鍵結;新竹眼鏡蛇蛇毒蛋白上鑑定得到17個蛋白質的雙硫鍵鍵結。針對雙甲基化反應使用之還原劑氰基硼氫化鈉,探討還原劑濃度及反應時間是否會造成非預期雙硫鍵鍵結產生實驗中,證明還原劑氰基硼氫化鈉不影響非預期雙硫鍵鍵結產生。本研究主要提供一個簡單以及快速鑑定雙硫鍵鍵結的方法,不但可作為檢查蛋白質藥物結構品管工具,同時也適用於鑑定複雜蛋白質混合物的雙硫鍵鍵結。Item 以質譜技術評估在不同酸鹼值環境水解Avastin之雙硫鍵錯接變化(2015) 張瓊文; Chang, Chiung-Wen正確的雙硫鍵摺疊影響蛋白質的活性及結構穩定性,因此對蛋白質類藥物而言,鑑定雙硫鍵的連接情況至關重要。隨著質譜技術的成熟,現今多以生化質譜方法鑑定蛋白質雙硫鍵,在此方法中需使用酵素水解蛋白質。酵素活性範圍多為弱鹼性環境,然而在弱鹼性環境下可能使蛋白質雙硫鍵還原再重新摺疊形成不同構型的雙硫鍵,造成在結構鑑定上無法判斷是樣品本身的雙硫鍵摺疊錯誤還是因實驗過程而產生的雙硫鍵重組。在本研究中,以溶菌酶(Lysozyme)及Bevacizumab(Avastin)作為樣品,控制酵素在中性以及弱酸性的溶液下進行水解,再使用雙甲基化標記結合質譜方法搭配RADAR軟體鑑定雙硫鍵,進而觀察雙硫鍵連接情形的變化,以提供最佳化鑑定雙硫鍵的實驗條件,降低雙硫鍵重組應造成的干擾。以trypsin及Lys-C在pH 6環境水解樣品,可完整鑑定到預期的含雙硫鍵胜肽,且皆未鑑定到錯接雙硫鍵。而以trypsin + Glu-C搭配變性劑rapigest在pH 6環境下水解Avastin,也可完整鑑定到預期的含雙硫鍵胜肽,且未觀察到錯接雙硫鍵。以thermolysin進行水解,不論在pH 5, 6, 7環境下都有觀察到錯接雙硫鍵的存在。本研究結果顯示,選用適當的酵素、在弱酸性的環境下進行水解反應,可有效的減少雙硫鍵重組反應的發生,雖然使用的酵素活性受到抑制,但依舊可以成功鑑定到溶菌酶及Bevacizumab中所有的雙硫鍵。Item 吳郭魚周邊血液單核球衍生之巨噬細胞單株抗體的建立與應用(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2014-12-??) 洪紹文; 謝育錚; 張鎮璿; 涂青宇; 林育興; 鄭清福; 陳明輝; 許添桓; 林荀龍; 王渭賢; Shao-Wen Hung, Yu-Cheng Hsieh, Chen-Hsuan Chang, Ching-Yu Tu, Yu-Hsing Lin, Chin-Fu Cheng, Ming-Hui Chen, Tien-Huan Hsu, Shiun-Long Lin, Way-Shyan Wang本實驗的目的在於製備抗吳郭魚周邊血液來源巨噬細胞的單株抗體。將培養後的貼附性吳郭魚周邊血液來源巨噬細胞免疫BALB/c 小鼠,以融合瘤技術將小鼠骨髓瘤細胞(NS-1 cells)與經過免疫之小鼠脾細胞融合成融合瘤細胞,再經三次極限稀釋,並以間接酵素連結免疫分析法 (indirect ELISA) 篩選出具有分泌抗體的融合瘤細胞,共得到八株單株抗體,分別命名為mAbM1-mAbM8。之後經抗體力價測試後發現mAbM1、mAbM2、mAbM6 及mAbM7 呈現高抗體力價。這四株單株抗體(mAbM1、mAbM2、mAbM6 及mAbM7)之後則進行抗體特性研究。先以免疫螢光染色法與流式細胞儀分析這四株單株抗體與週邊血液單核球來源、頭腎來源及脾臟來源之巨噬細胞的結合能力,發現mAbM1、mAbM2、mAbM6 及mAbM7 對週邊血液單核球來源巨噬細胞和頭腎來源巨噬細胞有很高的陽性細胞率 (最高可達80%),與陰性對照組比較皆有顯著性差異 (p < 0.05),尤其以mAbM6 和mAbM7 具有極顯著性差異 (p < 0.01),但是對脾臟來源巨噬細胞的陽性細胞率與陰性對照組皆無極顯著的差異 (p > 0.05)。因此,再選取mAbM6 和mAbM7 這兩株單株抗體檢測與不同物種(日本鰻、鯉魚、小鼠、紐西蘭大白兔、雞、綿羊、狗及人類)之週邊血液巨噬細胞之結合能力,結果顯示日本鰻、小鼠、雞及羊的陽性細胞率與陰性對照組有極顯著差異 (p < 0.01) (可達40-60%)。此外,以間接螢光免疫染色法配合雷射共軛焦掃描顯微鏡分析,結果發現mAbM6 與mAbM7 所辨識的抗原皆分布在細胞膜上,抗體與抗原接合位置呈現帽狀或環狀。同時發現利用mAbM6 與mAbM7 間接免疫螢光染色法將新鮮的吳郭魚周邊血液白血球進行染色,再配合流式細胞儀細胞分選功能,成功地從周邊血液白血球區別出巨噬細胞。本實驗成功開發吳郭魚巨噬細胞之單株抗體,期望此抗體能作為分類不同魚類血球族群及未來魚類免疫學研究上之工具。