科技報導

海量基因解析:類風濕性關節炎治療新藥開發

海量基因解析:類風濕性關節炎治療新藥開發(Genetics of rheumatoid arthritis contributes to drug discovery)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:関節リウマチに対するゲノム創薬手法を開発

類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis),是引發關節發炎或破壞的一種自體免疫疾病(autoimmune disorder),在日本估計約有70~80萬的患者,在台灣約有1%成人罹患該病症。類風濕性關節炎的發病,除了抽菸等環境因子,也與許多遺傳基因有關聯。個體間基因序列有差異,稱為基因多型性(genetic polymorphism)。現今國內外已完成許多基因體解析,偵測到許多與類風濕性關節炎發病的關聯性基因區域(gene region),換言之,類風濕性關節炎與基因多型性有關。

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罹患類風濕性關節炎的手部
圖片來源 : 維基百科

但是,到目前為止,研究機關大多以特定族群為對象個別進行研究。如果能將各研究資料統整,進行海量資料(big data)解析,將能偵測到更多與類風濕性關節炎發病有關聯的基因區域,有助於病因解析或治療藥物的開發。

日本理化學研究所等國際研究團隊,得到世界一流大學及研究機構的協助,統整到目前為止的類風濕性關節炎全基因組關聯分析(genome-wide association study)研究資料,以進行海量資料解析。這個包含亞洲人及歐洲人10萬人以上的樣本,以及約1000萬筆單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism)數據所構成的海量資料,經解析後發現,101個基因區域之單核苷酸多型性,與類風濕性關節炎的發病有關聯。其中有42個基因區域為本次研究新發現。另外發現,這些基因區域的核苷酸多型性當中,具基因變異比無基因變異者,易於罹患類風濕性關節炎,達到1.1~1.5倍的程度。

接著,詳細比較類風濕性關節炎相關基因及多樣性生物學資料庫,結果發現,類風濕性關節炎的部分相關基因,與原發性免疫不全症候群或血友病的關聯性基因具有共通性。並且發現,調節性T細胞DNA,調控基因表現區域,與類風濕性關節炎的相關基因區域重疊;各種細胞介素訊息(cytokine sigmal)如第十白介素(interleukin-10;IL-10)、干擾素(interferon)等,與類風濕性關節炎發病有關。

肥胖者,是誰偷走你的心?

肥胖者,是誰偷走你的心?
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣師範大學生命科學系 李冠群副教授責任編輯

編譯來源:When food’s the reward, obese women’s judgment fails them

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M&M巧克力(圖片來源:維基百科)

人人都愛美食,吃吃喝喝是人生一大樂趣,不過,最新的研究指出,美食的誘惑可能會使女性肥胖者的學習能力減弱。

美國耶魯大學的學者們對135位不同身材條件的男女做了個實驗。實驗的方法是,準備一些紫色和藍色的卡片,將它們混在一起做排列組合,並將卡牌一張一張展示給受測者,要求他們預測,哪種顏色的牌比較可能讓他們得到獎勵卡,獎勵卡可以拿來向研究人員換取獎品。

獎勵卡並不是隨機出現的,在實驗的前半段,獎勵卡似乎總是伴隨著某種顏色的卡牌出現,然而,在研究的後半段,獎勵卡轉為跟隨另一顏色的卡片。只要受測者能夠查覺這個模式,就能夠不斷的贏得獎賞。

在每張牌的上方,都印著獎品的照片。當牌上印製的是美金的照片時,女性肥胖者(指BMI值超過37分的女生)所展現出的智力與他人不分軒輊。

有趣的是,當研究人員把每張牌的上方所印的照片改為M&M巧克力或椒鹽脆餅時,這群人的判斷能力卻受到明顯的影響

一滴血早期發現大腸癌(Ultra-sensitive liquid biopsy of colorectal cancer)

一滴血早期發現大腸癌(Ultra-sensitive liquid biopsy of colorectal cancer)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:わずかな血液で大腸がんを発見 

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圖片來源:pixabay@geralt

日本國立癌症研究中心的分子細胞治療研究團隊,成功開發出能夠早期發現大腸癌的高靈敏度、高效率檢測法。該研究成果刊載於2014年4月7日科學期刊「Nature Communications」。

大腸癌檢測常使用大便潛血檢驗法,就大量檢測、費用和成效而言,尚屬不錯,但靈敏度(sensitivity)及專一性(specificity)並不足,有時大腸癌患者也會被檢測為陰性。另一方面,雖可使用大腸內視鏡來進行精密檢查,但因受檢者需要檢查前處理或畏懼檢查等因素,在日本大便潛血檢驗呈現陽性者,僅有6成患者接受大腸內視鏡檢查。此外大便潛血檢驗呈現陽性者,經大腸內視鏡精密檢查後,實際上僅約5%為大腸癌患者。因此高靈敏、且能檢測大量患者的高效率大腸癌檢測法,有其高度需求。

「細胞外囊泡(extracellular vesicles)」是各種細胞所分泌的微小胞器,可存在於血液或尿液內,過去已能使用採血或驗尿等方法予以診斷。在癌症病患,癌症特異性的細胞外囊泡,因聚集能提供各種訊息的物質,故能利用在病況掌握或治療評估上。傳統檢測法雖能檢驗出體液中的細胞外囊泡,但操作步驟與分析程序繁複,需耗時約12小時,因此到目前為止,一直未能實際運用於醫療檢測上。

還三合一疫苗一個清白

還三合一疫苗一個清白
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣師範大學生命科學系 李冠群副教授責任編輯

編譯來源:Huge Meta-Study Of Vaccines Reveals No Link To Autism

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圖片來源:維基百科

曾經有研究指出接受施打麻疹、腮腺炎、德國麻疹三合一疫苗(measles, mumps and rubella vaccine, MMR vaccine)可能是造成自閉症(autism)的元兇之一。然而在那之後,許多的更有效力的研究以及證據否定了原先的調查結果。

2014年5月,位於澳洲雪梨大學The Whiteley-Martin研究中心的學者們所發表的最新研究成果再度證明了三合一疫苗和自閉症並不相關。1

這次的研究範圍廣闊,結合了兩種調查,第一種研究運用統計方法執行了5項調查共包含1,256,407位孩童的資訊,觀察施打疫苗後出現自閉症症狀的患者以及其他無疫苗副作用的對象之間的比例。第二種以病例對照研究方法(case-control study)2對9920位兒童進行觀察,比對那些在接受疫苗後,罹患自閉症症狀的病患與其他施打疫苗後身體沒有不適的兒童。

維他命A過量引發皮膚炎

維他命A過量引發皮膚炎(Excess Vitamin A induces dermatitis)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源 : 過剰なビタミンAが引き起こす皮膚炎の原因を解明

日本東京大學醫學研究所等研究團隊,發現維生素A過量引發肥大細胞(mast cell)異常活化,誘發皮膚炎。該研究成果刊載於2014年4月17日免疫學科學期刊「Immunity」。

過去研究已知肥大細胞是引起過敏或發炎的一種免疫細胞,但在皮膚等之結締組織、以及肺或腸道等之黏膜組織的肥大細胞卻有不同的特性。肥大細胞在不同組織有不同特性的意義,以及其組織特異性的調節機制仍不明。

因此日本東京大學醫學研究所等研究團隊,首先比較存在於身體各種組織內的肥大細胞之基因表現差異,發現肥大細胞會因所在組織不同,而有不同的特性。接著並發現生物體內結締組織的纖維母細胞(fibroblast)與肥大細胞間,彼此積極進行交互作用,認為纖維母細胞可能具有調節肥大細胞組織特性的功能。再從身體各種組織,單離纖維母細胞及肥大細胞,一同置於試管中培養,發現肥大細胞能表現存在於各種組織下的特性。

研究團隊發現皮膚中肥大細胞的「P2X7受器」之基因表現比其他組織為少;且若將有「P2X7受器」基因表現之肥大細胞移植到小鼠皮膚內,數天後「P2X7受器」的基因表現量下降。研究團隊也發現皮膚內纖維母細胞之酵素Cyp26b1能代謝維他命A以調節其濃度,若此調節功能無法作用或皮膚出現過剩的維他命A,會引起肥大細胞過度活化,造成皮膚發炎;若小鼠未出現「P2X7受器」或肥大細胞,則不會引發皮膚發炎。肥大細胞「P2X7受器」能辨識因受傷或發炎而釋放至細胞外的ATP、或皮膚內豐富的抗菌肽,肥大細胞也會受到纖維母細胞調控改變特性,以應付皮膚的特殊環境。

來自遠古的超級大地球

來自遠古的超級大地球
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源:Exoplanets found orbiting former extragalactic star

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來自遠古的流浪者們:卡普坦星和其行星。根據推論,卡普坦星和其行星來自被銀河系吸收掉的一個矮星系。從照片中可以一覽兩星系融合時,星星流動的壯麗景觀。(照片提供者:加州大學的Victor Robles, James Bullock , Miguel Rocha and Joel Primack等人)

由英國倫敦大學瑪莉王后學院Guillem Anglada-Escudé博士所帶領的研究團隊發現了一顆與眾不同的星球dubbed Kapteyn b,這可能是人類所知最古老的適居行星(habitable planet)。

這顆源自太陽系外的星球已經約有115億歲的高齡了,比地球老了約2倍。這個發現讓科學家們改變對適居行星歷史的想法,原來早在遠古就有適居星球的存在。

夫妻臉,其實是有科學根據的!

夫妻臉,其實是有科學根據的!
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣師範大學生命科學系 李冠群副教授責任編輯

編譯來源:People more likely to choose a spouse with similar DNA, finds CU-Boulder study 

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www.iflscience.com/ _photo credit: adapted from schulergd

根據以往的研究發現,人們往往傾向與自己具有相同性格、教育背景、經濟狀況、年齡甚或同樣宗教理念的另一半共結連理。在臺灣,不時也常能夠聽到人說某對夫婦有「夫妻臉」。現在科學研究證實了此說法並非無稽之談。 

在美國的科羅拉多大學博爾德分校(Corolado- Boulder),學者們針對825對非西班牙裔美國白種人做了一項耐人尋味的研究,研究由在博爾德分校任職的研究助理班傑明‧多名格(Benjamin Domingue)、助理教授傑森‧柏德曼(Jason Boardman)和其他同事們所執行。

專家們比對了每一對夫妻的基因以及隨機配對男女的基因,檢視了170萬個單核苷酸多型性(Single-nucleotide polymorphism, SNP)1,研究人員發現,有較多的夫婦擁有相似的基因,

神秘X光洩漏暗物質天機

神秘X光洩漏暗物質天機
臺北市立天文科學教育館

22天文學家利用多架高能觀測衛星觀察研究星系團,從中發現了似乎可證明宇宙暗物質(dark matter)性質的證據。

暗物質不可見,沒有發出人類現在可偵測的輻射,也不會吸收光,只能透過和宇宙中一般物質構成的星系或恆星之間的重力交互作用,才能察覺出暗物質的存在。但這些都是間接的證據,天文學家相信暗物質是宇宙物質最主要的部分,只是還不瞭解它的性質而已。

星系團(galaxy cluster)許多數百個星系組成,且星系之間的空間還充斥著大量熾熱氣體,一起構成宇宙間最大的重力束縛的物質結構。然而,當測量這些星系團的重力影響時,星系和氣體僅佔了總質量的五分之一,而剩下的五分之四,就是那些看不見的神秘暗物質。

星系團內的熾熱氣體以氫為主,溫度超過攝氏1000萬度,熱得足以發射出X射線輻射。其他微量元素則會貢獻特定波長的額外X射線。

哈佛史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)Esra Bulbul等天文學家分析歐洲太空總署(ESA)的XMM-Newton和美國航太總署(NASA)的錢卓(Chandra)等X射線觀測衛星的73個星系團觀測資料;這些星系團的距離差異頗大,從數億光年到數十億光年不等,其中一個是英仙座星系團(Perseus cluster),如右上圖,這個質量非常大的重力結構,算是我們本銀河系的鄰居。Bulbul等人研究這些星系團的特徵譜線,結果被其中一條昏暗不明、以前從未見過的譜線給難倒了。

Bulbul表示:如果這個奇怪的特徵譜線是氣體中已知元素造成的,那麼按理來說會有其他X射線已知波長的譜線伴隨出現,但事實上卻沒有出現任何這樣的譜線。因此,必須在所有已知的普通物質之外尋找答案。

益生菌口服疫苗治療C型肝炎

益生菌口服疫苗治療C型肝炎
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:科学技術振興機構(JST)

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圖一: Bifidobacterium比菲德氏菌屬,為革蘭氏陽性菌、非游動性,是常呈分岔的厭氧細菌。(圖片來源:維基百科)

日本神戶大學為主的研究團隊,透過與日本科學技術振興機構及國際協力機構的合作,成功開發出治療C型肝炎的益生菌1口服新型疫苗,可望能提高C型肝炎的標準治療法的治癒率。該研究成果刊載於近期疫苗科學期刊「Vaccine」線上版。

C型肝炎病毒的慢性感染病患,據估計世界上有高達1億8千萬人以上,這些患者易發展成肝臟相關疾病,如肝硬化或肝癌。日本神戶大學的研究團隊,經研究估計在開發中國家印尼也有約700萬的慢性感染病患,但目前的治療藥物價格相當高,無法提供給許多人有效的治療。

目前C型肝炎的標準治療法,是使用長效型干擾素2及抗病毒核酸誘導體(ribavirin)兩者併用療法,或者再加上NS3蛋白酶抑制劑之三者併用療法。在日本C型肝炎病毒基因型1b的感染者,經使用兩者併用療法,約50%未能成功治療;即使三者併用療法,仍約30%患者未能成功治療,因此有必要去開發更有效的治療法。

C型肝炎患者對C型肝炎病毒的免疫反應微弱,是導致C型肝炎易於慢性化、難於治療的原因之一。若能增強患者對C型肝炎病毒的專一性細胞性免疫力,應能提高標準治療法的治癒率。到目前為止,治療疫苗雖有研究報告提及製造基改病毒,來誘導C型肝炎病毒的專一性細胞免疫反應,但因活體基改病毒會受到基改生物相關法律的規範,無法立即進行臨床應用。

如何使用手機產生量子隨機亂數?

如何使用手機產生量子隨機亂數?
國立臺灣大學應用物理研究所 劉伊修編譯/國立臺灣大學物理學系 王名儒教授責任編輯

編譯來源:Physics World- “How to make a quantum random-number generator from a mobile phone” 

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將會有可以產生隨機亂數的手機應用程式誕生(Courtesy: Marketa Michalkova)

20世紀末,微觀粒子的量子力學性質使得密碼學有新的突破,一些以前傳統密碼學未解的難題被一步一步的解開。其中一個廣為人知的就是量子金鑰傳輸(簡稱QKD),它的問世使得用網路來傳送極機密的密碼同時又能保有很高的安全性成為可能。但是在使用這個方法時需要用到隨機產生的亂數的序列,也就是真的沒有規律可循的數列。以前使用電腦所產生的隨機亂數被稱做假隨機亂數,它們是如何產生的呢?

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