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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    透過生物資訊學探討Ferroptosis在人類大腸直腸癌細胞中植化素Withaferin A合併鉑金類抗癌藥物的角色
    (2024) 陳晴盈; Chen, Ching-Ying
    在大腸直腸癌(Colorectal cancer,CRC)中,鉑金類藥物Cisplatin(Cis)的藥物不敏感與副作用的特性已成為十分嚴重問題。鐵依賴型細胞死亡(Ferroptosis)是透過增加細胞內游離鐵堆積並促進脂質過氧化物生成所導致的新型態細胞死亡機制。透過生物資訊學分析結果發現Cis藥物阻抗的CRC患者體內較藥物敏感的患者具有鐵代謝失調的問題。CRC組織較其他癌症組織有堆積較多二價鐵離子的潛力,並且CRC組織相較於正常組織有累積較多游離鐵與促進脂質過氧化物形成的特性,因此透過二價游離鐵促進細胞活性氧物質生成與降低抗氧化能力來誘導Ferroptosis將有機會改善CRC較低的無復發存活率。此外,相較於HCT116,Ferroptosis促進劑RSL3在HT-29中能引起更高的生長抑制作用,並且可以被Ferroptosis抑制劑Ferrostatin-1和Deferoxamine逆轉細胞生長抑制。同時HT-29中有較低的出鐵蛋白表現,代表細胞中可透過增加細胞內游離鐵來促進Ferroptosis。生物資訊學分析結果發現南非醉茄的酯類成分Withaferin A(WA)具有誘導Ferroptosis的潛力,並且在CRC中WA較Cis有較佳的藥物敏感性。合併Cis與WA能夠促進HT-29進行Ferroptosis相關生長抑制、脂質過氧化物累積、游離鐵累積與降低GPX4蛋白表現。此外,合併Cis與WA能增加shGFP HT-29的細胞生長抑制與促進ferritin與LC3B蛋白共位的情形,而這些結果在加入合併藥物的shATG5 HT-29會被抑制,代表Cis與WA可以增加細胞進行ferrtinophagy。綜合以上結果,本研究利用生物資訊學與實驗數據證實在CRC中植化素WA合併Cis能產生協同作用並促進Ferroptosis。
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    利用生物資訊學分析大腸直腸癌的關鍵基因
    (2021) 徐翔; Xu, Xiang
    大腸直腸癌(CRC)目前是世界上常見的癌症之一,近年來發病趨勢逐漸上升且該疾病致死率也高居前列。雖然對於CRC的研究早已展開,但是該惡性腫瘤的分子機制並未被定性。本研究的目的是通過生物資訊分析確定並驗證了CRC相關的核心基因。為了篩選CRC中的差異表達基因 (DEGs),我們從Gene Expression Omnibus (GEO)上下載了數據集GSE103512,使用R軟體進行了數據分析,得到了235個DEGs,其中54個上調,181個下調。我們把分析出的DEGs導入了DAVID進行了Gene ontology (GO)和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway(KEGG)分析。發現這些DEGs顯著參與癌症相關的function和pathway。我們使用string數據庫以及cytoscape可視化工具構建了PPI (protein-protein interaction)網路。通過cytoscape的cytoHubba工具,篩選出了10個關鍵基因(IGF1, DCN, CXCL8, FOS, CXCL12, C3, MYH11, CYR61, CXCR4),把這些hub genes代入gepia2.0數據庫中進行Overall Survival分析,發現CXCL8低表現量或C3高表現量會產生不良的生存結果。通過cytoscape的MCODE工具,我們從PPI網路中篩選出了3組module。把每組module中的基因進行KEGG分析,發現在module中同樣包含CXCL12,IGF1,CXCR4這3個關鍵基因,且顯著參與了癌症相關的pathway。本研究中發掘的核心基因在一定程度上有助於理解CRC發展的分子機制,其中CXCL12,IGF1,CXCR4參與了疾病發展過程的關鍵pathway,通過Overall Survival分析CXCL8和C3的表現量高低會對CRC造成顯著的預後差異。
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    Ⅰ、SCNN1B於大腸直腸癌類癌幹細胞之角色探討 / Ⅱ、建立藥物吸收之活細胞即時影像觀測系統
    (2018) 林芷彤; Lin, Chih-Tung
    Ⅰ、大腸直腸癌類癌幹細胞因子之探討 大腸癌 (colorectal cancer, CRC) 又稱為大腸直腸癌或結腸直腸癌,由於其預後效果並不理想,即便經過治療,仍常發生轉移及復發的情形。「癌幹細胞 (cancer stem cells, CSCs)」為腫瘤細胞中極少部分類似幹細胞特性的細胞。然而這些細胞與腫瘤的發生、轉移、抗藥性以及復發擁有密切的關係。目前常用於辨識癌幹細胞的生物標記,如:CD133、CD44等,但這些生物標記仍備受爭議。本研究中我們利用腫瘤病人的新鮮檢體培養得來之貼盤細胞與懸浮細胞球(tumorsphere) 進行微陣列分析 (microarray assay),實驗結果發現SCNN1B基因的表現量在類癌幹細胞中有較一般癌細胞多的趨勢;且在大腸癌細胞株的繼代培養中亦觀察到相同的現象。因此,我們期望透過研究SCNN1B對大腸癌幹細胞 (colorectal cancer stem cells, CRCSCs) 的影響,藉以找出大腸癌治療標靶的新穎生物標記。 Ⅱ、建立藥物吸收之活細胞即時影像觀測系統 一直以來,在臨床上給予藥物最常用的方式是口服給藥,因為口服給藥是最為經濟且安全的,並被認為是病患對於藥物吸收最理想的方式,口服給藥的方式藥物會通過腸道吸收以及血管運送進入人體循環,上皮細胞對於藥物的吸收程度以及藥物對於內皮細胞的穿透能力,被認為是對於藥效影響的指標。目前在臨床研究上有許多方法可以用來偵測藥物在體內以及體外的吸收程度,但這些方法大部分是建立在間接的化學分析或者物理波長的吸光度測定上,因此本研究透過建立一個活細胞即時影像系統,觀察藥物吸收以及藥物進入細胞的過程。利用計算藥物螢光的強度,我們可以偵測藥物或生物活性配方的吸收效率,而我們也成功的在加藥半小時內觀察到薑黃素在Caco-2細胞的吸收情形。此外,我們也觀察到經過高速均質後的薑黃素乳化劑吸收的效率比單純脂質包裹的薑黃素來得高。
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    大腸癌幹細胞新穎標記之研究
    (2017) 李丹玉; Lee, Tan-Yu
    摘要 大腸直腸癌是世界上最常見的癌症之一。雖現已研發出一些新治療方式及策略,但對大多數中晚期階段的患者而言,預後狀況仍不樂觀。近年來的研究發現有一小群具有類似幹細胞特性的腫瘤細胞,稱為癌幹細胞,與腫瘤的生成、復發、轉移及對化學放射治療產生抗性有主要關係。因此,能夠找出具專一辨識性的大腸癌幹細胞生物標記是非常切要的。CD133是目前相當普遍被用來辨識和分離癌幹細胞的一種生物標記,但對於其能否作為大腸癌幹細胞的辨識標記仍存有許多爭議,所以我們想要找出其它更專一的大腸癌幹細胞生物標記。目前我們收集了102個中晚期階段不同病人手術切下的腫瘤檢體進行初級細胞培養,包括培養出腫瘤球 (tumorspheres) 與貼盤細胞然後與原來的組織塊一起做mRNA分析,希望能藉此找出與大腸癌幹細胞密切相關的因子。我們篩選出最能以癌幹細胞球繼代培養的2811細胞株,抽取其懸浮培養的腫瘤球及貼盤細胞之RNA,和2901的新鮮腫瘤組織塊之RNA去進行 microarray分析比較。發現驅動蛋白12 (Kinesin Family Member 12, KIF12) 基因的mRNA表現量在懸浮培養的腫瘤球內比起貼盤培養的細胞與腫瘤組織塊要高。我們接著在其他臨床檢體的初級培養細胞中檢測KIF12的mRNA及蛋白質的表現量,結果顯示KIF12的mRNA含量在4株我們初級培養出的人類大腸癌類癌幹細胞中的表現量確實比較高。另外,利用人類大腸癌細胞株HCT-116及HT-29衍生出之類癌幹細胞球亦有同樣的結果。然而,利用Western blot分析其蛋白質表現的結果顯示,KIF12蛋白質在HT-29的類癌幹細胞球中比起貼附的癌細胞確實有明顯升高,但在HCT-116中卻相反。因HT-29與HCT-116細胞株主要差別為HT-29為p53突變之細胞,因此KIF12之表現量與p53之關聯尚須更多研究。根據以上結果,我們希望探討利用KIF12作為大腸癌幹細胞的生物標記之可能性,期望未來能夠提供臨床醫療應用。