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 轉錄因子SPZ1透過BRAF促進肝癌中的腫瘤生長(2023) 林佳霓; Lin, Jia-Ni肝癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)是一種常見的惡性腫瘤,也是世界上最常見的癌症死亡原因,其預後差且復發率高。然而,目前對於肝腫瘤形成的詳細機制尚不清楚。轉錄因子Spermatogenic leucine zipper 1(SPZ1)是一種致癌基因,在精子發生過程中扮演重要角色,包括細胞生長和分化。先前的研究已發現SPZ1受到上游RAS-MAPK訊息傳遞路徑調控,從而導致癌細胞增生和腫瘤形成。然而,對於SPZ1如何調控下游基因的機制尚不清楚。BRAF為一種致癌基因,透過MAPK訊息傳遞路徑調控癌細胞生長、增生和存活。因此,我們提出SPZ1可能透過BRAF來調控腫瘤生長的假設。我們首先檢測197位肝癌患者的腫瘤與非腫瘤檢體中SPZ1及BRAF表現,結果發現在腫瘤組織中SPZ1與BRAF均有高度表現。另外,我們比較了SPZ1與BRAF表現在肝癌患者中臨床病理特徵的相關性,並進行存活分析,發現高度表現SPZ1與BRAF對於病人的預後較差。此外,我們觀察到SPZ1與BRAF mRNA表現呈中度正相關。為了確認SPZ1是否為BRAF的目標基因,我們利用shRNA在Huh7和SK-Hep1中抑制了SPZ1的表現。結果顯示,當抑制SPZ1表現時,BRAF蛋白質表現也隨之減少。接著,我們將不同片段的BRAF promoter接合上含有Luciferase gene的pGL4質體,並與含有SPZ1的質體共轉染到肝癌細胞株中。透過冷光素酶檢測法,我們發現SPZ1可能與BRAF promoter 的-200到-61位置處結合。最後,我們進一步研究了過度表達SPZ1和SPZ1/shBRAF對肝癌細胞生長的影響。結果顯示,SPZ1可能透過BRAF來調控細胞生長。綜上所述,我們的研究結果顯示,在肝癌發展中,SPZ1扮演著重要的角色,可能透過BRAF來促進細胞增生。未來的研究將繼續探索SPZ1/BRAF訊息傳遞路徑在肝癌細胞發展中的功能。Item 一、BAP1在肝細胞癌中的作用 二、HIOMT在肝細胞癌中的作用(2021) 陳玟秀; Chen, Wen-HsiuBRCA1相關蛋白-1(BAP1)是一種泛素化酶,屬於泛素蛋白羧基末端水解酶亞型家族的成員,已被確認為腫瘤抑制基因。BAP1基因的重要性最初是在侵襲性葡萄膜黑色素瘤腫瘤樣本中檢測到無活性的BAP1突變時確立的。對癌症患者基因缺失數據的分析表明,與BAP1缺乏症相關的綜合症也已擴大到乳腺癌,透明細胞腎癌,肺腺癌,肝內膽管癌和胃腺癌。最近的研究發現,種系等位基因或體細胞突變與這些惡性腫瘤的進展和不良預後正相關。 儘管臨床患者中有許多基因缺失的統計數據,但是BAP1突變或缺失在消化道相關癌症(例如肝癌)中的作用和發病機理還不是很清楚,需要闡明。在這項研究中,我們評估BAP1缺失與癌症進展之間的關係,並檢測其可能的信號傳導機制。首先,我們進行siRNA敲除,以使BAP1失活,並在正常細胞系中過表達BAP1。其次,在上述BAP1失活或過表達的條件下,我們用BrdU和MTT測定法分析癌細胞的生長和活性,通過Boyden Transwell測定法分析細胞的遷移和侵襲,並以西方墨點法分析上皮-間質轉化(EMT)的相關蛋白E鈣黏蛋白和波型蛋白。我們希望這項研究的結果可以提供對BAP1失活在癌症進展中的全面了解,在癌症精準醫療時代提供BAP1突變失活病人可能的治療標靶路徑。Item 透過抑制穀胱苷肽過氧化酶4誘導Sorafenib阻抗之人類肝癌細胞株Huh7進行鐵依賴型細胞死亡(2020) 唐漢軒; Tang, Han-Hsuan肝癌是全世界主要的癌症死因之一。Sorafenib (蕾莎瓦®)為一種多激酶抑制劑,被許可做為肝癌病人的第一線藥物;然而,癌細胞產生的抗藥性減弱sorafenib的療效。由於對sorafenib阻抗的肝癌也對於細胞凋亡產生阻抗,所以探尋其它調控型細胞死亡是非常重要。鐵依賴型細胞死亡為一新穎的鐵依賴型非凋亡的調控型細胞死亡,已被報導可有效殺死多種癌症部位的藥物阻抗細胞。鐵依賴型死亡具有以下特徵:脂質過氧化修復功能受損、產生氧化還原活躍的鐵離子、以及多元不飽和脂肪酸的氧化。透過整合型生物資訊分析,我們發現鐵依賴型死亡參與肝癌細胞對sorafenib的阻抗,以及發現穀胱苷肽過氧化酶4 (GPX4) 為癌症的良好預後指標;此外, sorafenib阻抗的人類肝癌細胞株Huh7 (Huh7R) 相對Huh7具有較少的GPX4表現、異常的鐵恆定,以及較高的ACSL4表現,且對於GPX4抑制劑1S,3R-RSL3 (RSL3) 所誘導的鐵依賴型死亡更敏感。而且,添加細胞自噬抑制劑Bafilomycin A1可緩解在Huh7R中抑制GPX4所造成的鐵依賴型死亡。機轉層面而言,鐵蛋白藉由溶酶體降解提供具細胞利用性的鐵增強抑制GPX4所誘導的鐵依賴型死亡。總結而言,本研究證明抑制GPX4所誘導的鐵依賴型死亡是個有潛力用於對抗sorafenib阻抗肝癌的策略。Item I. Trip6 蛋白質在小鼠腦中之表現 II. 建立人類惡性腫瘤之斑馬魚異體移植模式(2014) 楊程堯; Cheng-Yao Yang壹、 Trip6 蛋白質在小鼠腦中之表現 甲狀腺素受體作用蛋白質 6 (Thyroid receptor-interacting protein 6, Trip6)是一種焦點連接(focal adhesion)分子,它調控一些細胞機制 如:細胞之間的連接(cell adhesion)、細胞的遷移(cell migration)以及 基因轉錄的活化 (gene transactivation)。過去研究指出 Trip6 屬於幹 細胞性(stemness)的基因,在不同的幹細胞中具有較高的表現量。為了探究Trip6 在神經幹細胞所扮演的角色,我們分別檢測了 Trip6 蛋白質在胚胎與成年小鼠大腦中的表現量。發現 Trip6 的 mRNA 主要在胚胎小鼠的腦中有表現,但在成年小鼠腦中則比較低或偵測不到。其蛋白質也只可以在胚胎小鼠的大腦中被偵測到,成年小鼠則否。另外我們在胚胎與成年小鼠的大腦組織切片中,以不同的細胞標誌與 Trip6 進行組織免疫螢光染色。包括幹細胞的標誌 Sox2、增殖中細胞的標誌 Ki67、室管膜細胞的標誌 S100β、神經母細胞的標誌 DCX、神經元的標誌 MAP2、星狀細胞的標誌 GFAP 以及小膠質細胞的標誌(Iba1)。我們發現 Trip6 主要表達在胚胎小鼠的腦室區(ventricular zone, VZ)以及出生後小鼠的腦室下區(subventricular zone, SVZ)內的神經幹細胞(neural stem cells, NSC)中。這樣的結果支持Trip6 可能在調控幹細胞的特性中是一個重要的關鍵。 貳、建立人類惡性腫瘤之斑馬魚異體移植模式 神經膠質母細胞瘤是成人最常見且高侵略性的原發惡性腦腫瘤。它的侵襲力和耐傳統療法使其成為極易復發的惡性腫瘤。Rac蛋白質屬於Rho GTP酶亞家族,其主要功能包括調節細胞運動,增殖和存活。為了探究Rac蛋白質是否可以作為膠質母細胞瘤的新治療標靶,特別是對於神經膠質母細胞瘤幹細胞,我們利用其類癌幹細胞株建立了斑馬魚的異體移植模式來研究抑制Rac蛋白質對於神經膠質母細胞瘤的致癌性影響。 我們將表達控制組的shRNA或者是針對Rac蛋白質做抑制的shRNA序列和綠螢光蛋白的神經膠質母細胞瘤細胞株U251-MG和U373-MG培養於低分化培養液中,以形成腫瘤細胞球(tumorspheroids)。這些體外培養的球體細胞有著幹細胞的特性。我們將這些細胞以顯微注射的方式注射進入受精後兩天大的血管紅螢光轉基因斑馬魚Tg(kdr: mCherry)的卵黃囊。觀察發現注入的癌細胞誘導了血管新生作用的發生,而表達shRacs細胞萎縮且並未引發血管新生作用。另外,注射shRacs細胞的魚隻生存率也較高。 從我們的研究結果,Rac蛋白質會誘導膠質瘤幹細胞引發血管新生作用,並且可做為一個生物標誌。因此,Rac蛋白質可能可以進一步應用在神經膠質母細胞瘤的標靶治療上。 另一方面,我們也利用注射肝癌細胞株Hep3B進入受精後兩天大的斑馬魚卵黃囊中,來觀察Hep3B細胞的遷移現象,此模式約有20%的魚隻可觀察到細胞遷移。Item 中草藥M1抗肝癌之研究(2018) 傅乙晏; Fu, Yi-Yan肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma)是目前人類常見的惡性癌症之一,據統計肝癌致死率二十年來是台灣癌症主要死因。主要致癌因子包含了肝炎病毒感染和其他原因如酒精濫用、黃麴毒素的攝取等。 目前以中草藥治療疾病機轉的研究獲得重視,本研究中以Huh7肝癌細胞株來檢測中草藥對於肝癌細胞的血管新生作用及轉移作用是否能有效抑制。結果,由10種中藥發現M1中草藥能夠以低於細胞生存率(Cell Viability)濃度的一半濃度以下有效抑制Huh7的細胞遷移能力(Migration)。中草藥M1 針對細胞膜上的受器酪胺酸激酶 (Receptor Tyrosine Kinase,RTK)中的表皮生長因子受體(Epidermal Growth Factor Receptor,EGFR)有效抑制其磷酸化,並且抑制其下游分子AKT (Protein Kinase B,PKB)、mTOR (mammalian target of rapamycin)、HIF1-α(Hypoxia-inducible factor 1-alpha) 和VEGF-A(Vascular Endothelial Growth Factor A)的表現。EGFR下游路徑蛋白 Ras (Rat sarcoma) 、 ERK (extracellular signal–regulated kinases)、轉錄因子Snail亦有被抑制表現。細胞轉移機制中,可分解細胞外基質(Extracellular Matrix,ECM)蛋白的酵素,基質金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinases,MMPs)中的MMP-2、MMP-9在細胞外活性和表現量能夠被有效的抑制和減少。Epithelial–mesenchymal transition (EMT) 中的指標蛋白,如: E-cadherin和N-cadherin表現量也有改變,抑制細胞的遷移能力。本研究也藉由免疫缺陷小鼠(NOD/SCID)建立腫瘤模式,並以口服M1來觀察是否可在活體(in vivo)內抑制腫瘤生長,結果在腫瘤生長大小、重量、蛋白表現上都被有效抑制,M1確實可在活體中抑制腫瘤生長。總結研究結果可,中草藥M1有其發展抗癌藥物的潛力。Item 以奈米探針親和質譜法分析單一醣蛋白質體學於肝疾病中之差異(2015) 陳威君; Chen, Wei-Chun現今診斷肝癌最常見的方法,如超音波掃描影像檢查或血清檢驗甲型胎兒蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)濃度,都仍無法正確分辨癌症腫瘤特性或對甲型胎兒蛋白偵測的靈敏度及特異度不足。為了找尋出高靈敏度以及特異性的理想腫瘤標記分子,許多研究開始朝向分析肝疾病中標記蛋白的醣基化修飾與其變化。由許多文獻指出,血紅素結合蛋白(Haptoglobin, Hp)上的醣基化修飾的變化跟發展成肝癌的過程中有很大的關係,因此在本篇論文中,我們發展出兩種不同的親合性奈米探針結合質譜分析技術,對於單一生物標記血紅素結合蛋白上醣基化修飾在肝疾病中的改變研究,以找出早期診斷肝癌的腫瘤標記分子。 第一個策略是用磁性奈米粒子修飾上跟目標蛋白血紅素結合蛋白有親和性的血紅蛋白(Hemoglobin, Hb),純化出血液中的血紅素結合蛋白,再利用親水性作用層析法(Hydrophilic interaction chromatography,HILIC)萃取其醣胜肽,並結合質譜分析以鑑定特定位點之醣型。此研究分析了33例肝疾病病患,包括11例肝癌、11例肝硬化以及11例B型肝炎病人。我們成功地在肝癌、肝硬化以及B型肝炎病人分別鑑定到183、169、164條醣胜肽,醣基化的位置是位於天冬醯胺(Asparagine, Asn) Asn184, Asn207, Asn211以及Asn241。由比對醣胜肽的結果得知,約有2種雙角分支之唾液酸醣結構可在每一肝疾病族群中大於10個病人以上鑑定而得。此外,我們鑑定到28個獨特的醣胜肽在肝癌中出現,其中包括了5個雙角分支及三角分支的核心岩藻醣型,推測這些特定位點的獨特醣型可能有助於區分肝癌、肝硬化與B型肝炎病人。因此,這些常見或獨特的岩藻醣基化或是帶有不同分支的醣結構在不同醣基化位置的變化,將可提供肝癌在早期診斷的新方向。 在第二部分,我們發展出一鍋化(One Pot)策略對於蛋白質以及醣胜肽純化以及生物標記分子醣基化修飾的鑑定。同時利用兩種奈米探針:修飾上血紅蛋白的二氧化矽奈米粒子(Hb@SiO2)純化目標蛋白; 修飾上配位體的磁性奈米粒子(ligand@MNP)純化出醣胜肽。經過條件最佳化以及方法評估後,此一鍋化方法可以減少兩倍以上的醣胜肽含量和醣胜肽鑑定數目的流失。我們將此策略也應用在肝病病患的分析上(三例肝癌,三例肝硬化及三例B型肝炎病人),亦有效鑑定到雙角分支之岩藻醣基化結構只會在肝癌中出現,且不存在於肝硬化病人以及B型肝炎病人中。此一鍋化方法不僅可以增加醣胜肽的鑑定,對於特定醣結構(岩藻醣基化以及唾液酸苷化)的研究也有更好的偵測靈敏度。