科技報導

刺激影響神經纖維發育方向

2014/02/20
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刺激影響神經纖維發育方向
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

編譯來源：独立行政法人理化学研究所(RIKEN)2013年11月1日訊 <樹状突起の形態形成を決める分子メカニズムの一端を解明> 

日本理化學研究所的研究團隊，透過老鼠與雪貂實驗，解析出大腦皮質內神經細胞的樹突形態形成之分子機制。該研究成果2013年10月31日刊載於科學期刊「Science」線上版。

人類的大腦是由數百億個以上的神經細胞彼此聯繫、構成複雜的神經迴路。神經迴路由各個神經細胞的軸突傳遞訊息，在聯繫的突觸，透過釋放神經傳導物質，傳遞各種訊息給特定神經細胞的樹突。

Follicular_Dendritic_Cell

圖片來源：維基百科

神經迴路雖自胎兒期開始形成，但此時來自外部的訊息刺激較少，仍不知未來神經細胞會接受那些刺激而增加樹突分支。目前已知神經細胞在胎兒期預先形成過剩的樹突，誕生後再順應外部的刺激，透過除去多餘的樹突、以及增加剩餘的樹突分支，形成較有效率的神經迴路。

神經細胞在增加樹突分支之際，為了樹突數量的控制與方向的決定，在眾多神經細胞的軸突與樹突間複雜交織結構下，迴避不必要的聯繫與聯繫錯誤，是非常重要的過程。若無法適切控制樹突形態形成之機制，將可能會導致大腦皮質內神經迴路的神經纖維混亂，形成高階機能障礙。該樹突形態形成之分子機制，對維持正常的大腦機能非常重要。

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關節軟骨再生新方案

2014/02/15
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關節軟骨再生新方案
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：日本科学技術振興機構（ＪＳＴ）2013年10月17日新聞稿

p6

關節軟骨是由軟骨細胞、以及細胞間隙基質所組成，對潤滑或緩衝關節活動扮演重要的角色。軟骨組織會因受傷或年齡增長等因素而降低或失去其再生能力。(圖片來源：維基百科)

關節軟骨是由軟骨細胞、以及細胞間隙基質，如膠原纖維第II、IV、VI型與蛋白多醣等所組成，對潤滑或緩衝關節活動扮演重要的角色。軟骨組織會因受傷或年齡增長等因素而降低或失去其再生能力。

關節軟骨通常是由透明軟骨所組成，但若發生損傷，其透明軟骨可能會被纖維母細胞製造的膠原纖維第I型置換為纖維軟骨。因此為恢復關節軟骨的機能，有必要將不含纖維軟骨的高純度透明軟骨，移植入關節軟骨所失去的部分，或將纖維軟骨復原為透明軟骨。

製作軟骨組織可透過誘導性多功能幹細胞、或不經由誘導性多功能幹細胞過程而直接將纖維母細胞分化為軟骨細胞兩種方法，相對於前者，後者具有短時間取得軟骨細胞的特性。

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氣喘重症抗藥性機制

2014/02/14
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氣喘重症抗藥性機制
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

編譯來源：日本理化學研究所2013年10月25日訊《ステロイドが効かない重症ぜんそくのメカニズムをマウスで解明－Stat5阻害剤投与で重症ぜんそくが改善－》

 

p5

氣喘是因細菌、病毒、或過敏反應所引起的呼吸道疾病，雖是幼童常見疾病，但近年大人發病的案例有不斷增加之趨勢。(圖片來源：flickr用戶Daryl Davis)

氣喘是因細菌、病毒、或過敏反應所引起的呼吸道疾病，雖是幼童常見疾病，但近年大人發病的案例有不斷增加之趨勢。治療氣喘主要是使用抗發炎藥-類固醇，大多透過吸入低劑量至中劑量的類固醇來抑制發炎，以長期控制氣喘症狀。但其中5~10%氣喘重症患者，即使使用高劑量類固醇，其反應還是很差，對類固醇產生抗藥性，這些病患由於氣喘發作頻繁且無法控制，生活品質受到影響，同時造成醫療上的負擔。因此瞭解造成類固醇抗藥性的機制，對研發新的有效藥物很重要。

到目前為止，認為氣喘重症的形成機制是呼吸道所產生的白血球介素之一的IL33，此訊號傳遞物質-細胞介素在體內增加，因IL33或IL33受器的基因變異與氣喘重症的發病有關，故認為IL33在氣喘病症中扮演重要的角色。但對如何獲得類固醇抗藥性機制仍不明。

日本理化學研究所的共同研究團隊於2010年發現自然輔助細胞，此細胞分布於腹腔脂肪組織、肺臟或呼吸道的上皮、消化器官、或肝臟等，與原所知的免疫組織分布場所不同，並會受到IL33的刺激，釋放出引起發炎反應的蛋白質IL-5或IL-13，活化免疫系統。因此該研究團隊想要瞭解氣喘重症患者的類固醇抗藥性與自然輔助細胞之間是否存在因果關係。

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[新聞] 火星的新發現

2014/02/12
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對於火星上是否有水或其他生命的存在，是科學界長久以來所研究的熱門議題。根據美國太空總署(NASA)在2014年2月10日的報導，十年來服役於探測火星的太空偵測船機會號傳回美國太空總署的最新資料顯示，火星上有水存在的假設，似乎已經證據確鑿。 從美國太空總署所關公佈的衛星照片中顯示 (見附圖)，每當氣溫上升時，有類似手指狀的黑體從火星地面的斜坡上移動下來。此外，新的線索也包括含鐵礦物在斜坡上的季節性移動，和火星地表溫度變化等，儘管有其它解釋的可能，證據在在顯示含有鐵礦物質的鹽水能抗冷凍，如硫酸鐵等。 這個前瞻性的發現將改變人類對於火星氣候變遷的認識，以及可能存在於火星上的生命的發現。研究團隊同時將現在的照片和往年的照片比對後，發現現在照片上斜坡的黑體較往年照片更普遍，然而，卻不是每個斜坡上都有移動黑體的存在，因此，究竟黑體在哪裡出現，以及為什麼在那裡出現，仍然是亟待火星科學家們探究的議題。
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綠藻的晝夜韻律

2014/02/12
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綠藻的晝夜韻律
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/長庚大學生物醫學系周成功教授責任編輯

編譯來源：《緑藻の体内時計～時刻合わせの分子メカニズムを解明～》

p2

如能解開綠藻晝夜韻律校正機制，就能自由控制綠藻體內的晝夜韻律，調控綠藻處於代謝活化狀態，進行有效率生產生物能源燃料。(圖片來源：維基百科)

從最簡單的原核細菌到人類細胞中，都有些蛋白質的含量會隨著晝夜而呈現非常規律的變化，稱為「晝夜韻律」。這個周期的規律大約是24小時，但是它也會隨著季節光周期的長短變化而重新調整。

這個調整的決定因素當然是光照，綠藻的晝夜周期會受到藍/綠及紅光的影響而改變，但調整背後的分子機制則仍然不清楚。在葉綠體中有6個蛋白會隨著晝夜周期而改變，為了要瞭解這些「時鐘蛋白」的調控機制，名古屋大學基因實驗機構的研究團隊將綠藻各別的時鐘基因ROC與螢火蟲的發光基因結合移植入綠藻細胞，植入綠藻的融合基因，便能轉譯出發光的時鐘蛋白質，透過測定細胞所放出光的強度，便能瞭解活細胞的時鐘蛋白受到光照變化的情形。

在12小時光照與12小時暗夜的環境中，研究團隊發現ROC15蛋白的周期變化最為劇烈，ROC15蛋白在黑暗中會大量增加，但接受照光時就會急速減少。ROC15蛋白受光降解的速度與光照的強度及光的頻率有關。當強光照射時，不論什麼顏色的光都使得ROC立刻降解，但是在弱光照射時，則紅光比藍綠光有更強誘導ROC15蛋白降解的能力。

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腸道黏膜異常的原因

2014/02/12
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腸道黏膜異常的原因
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：日本理化學研究所2013年8月24日訊《腸管粘膜の異常増殖に関わるタンパク質を発見－腸管上皮細胞でタンパク質を輸送するAP-1Bが細胞増殖の制御に関与－》

p1

腸道上皮細胞的細胞內蛋白質輸送控制因子AP-1B蛋白質，如果機能出現異常，會引發腸道黏膜異常增殖。(圖片來源：維基百科)

日本理化學研究所統合生命醫科學研究中心，與東京大學的醫科學研究所等共同研究團隊，發現腸道上皮細胞的細胞內蛋白質輸送控制因子AP-1B蛋白質，如果機能出現異常，會引發腸道黏膜異常增殖。

生物體表面常與細菌或病毒等外來物質互相接觸，故透過皮膚或黏膜予以保護。覆蓋在生物體表面上的表皮通常是由多層的表皮細胞或角質層所組成，可形成較為堅韌的保護層，故能防止外來物質的侵入。但是人類消化器官等黏膜表面大多僅為單層上皮細胞所覆蓋，其機械性防禦機能較為脆弱，其中腸道黏膜為了提高營養或水分的吸收效率，擁有高達400平方公尺的表面積，經常接觸食物所含的各種過敏物質和隨著食物攝取而來的外來微生物，並且暴露於高達數百兆個腸內細菌叢中。

腸道上皮細胞的細胞膜處於如此危險的腸道黏膜最前線，能夠清楚區分為面向腸道內腔的「頂區」與面向體內的「底側區」，兩者分別具有不同的蛋白質群，對於區隔體內、外完全不同的環境扮演重要的機能。一個細胞內，不同部位的蛋白質組成與其伴隨的機能不同，此現象稱之為「細胞的極性」。

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關節病變基因密碼

2014/02/11
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關節病變基因密碼
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

編譯來源：日本理化學研究所20130510訊《骨・関節、皮膚を広範に犯す難病の原因遺伝子を発見−新たな疾患概念「GAG結合領域病」を提起し、その病態解明に向けた第一歩−》

p4

在許多骨骼或關節方面有問題且難以治療的病患當中，會伴隨關節鬆弛的脊椎骨端骨幹端形成異常症Ｉ型。(圖片來源：flickr用戶 Adrian Barnes)

在許多骨骼或關節方面有問題且難以治療的病患當中，會伴隨關節鬆弛的脊椎骨端骨幹端形成異常症Ｉ型，脊柱會向後面或側面彎曲，造成脊椎變形，手肘或膝蓋的關節變形、脫臼等，導致嚴重的骨骼異常，是難治療的病徵。先前認為脊椎骨端骨幹端形成異常症Ｉ型是因體染色體異常、屬於單一遺傳基因異常所導致的病徵，但一直都未能找到致病基因。現在雖然透過臨床症狀或Ｘ光線圖像進行診斷，但仍有時會誤診為骨骼或關節的其它病徵，導致無法正確診斷。此類病患有嚴重的骨骼異常，大多有必要進行大手術，因為治療非常困難，於病徵早期就能夠正確診斷與治療就顯得很重要。

近年因為基因定序儀技術的進步，能對此類患者進行大量且快速的基因密碼解析，因此研究人員與臨床醫師等所組成的共同研究團隊使用新生代基因定序儀進行大規模基因體解析，嘗試解析此類病患的異常基因。

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可被分解的生物塑膠

2014/02/10
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可被分解的生物塑膠
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

編譯來源：日本科学技術振興機構（ＪＳＴ）7月16日新聞稿

p3

自20世紀前半起所開發出的許多塑膠材質，是現代生活不可或缺的材料。以石化資源為原料的塑膠，將來可能面臨資源枯竭或價格高漲等問題，而且自然界所無法分解的塑膠，更會增加環境的負擔。(圖片來源：維基百科)

自20世紀前半起所開發出的許多塑膠材質，是現代生活不可或缺的材料。以石化資源為原料的塑膠，將來可能面臨資源枯竭或價格高漲等問題，而且自然界所無法分解的塑膠，更會增加環境的負擔。

因此以生物資源為原料，可被生物降解並能再生利用的「生物塑膠」，其需求增加。但是與以石化資源為原料所生產的塑膠相比，其生產成本較高，因而妨礙它的普及程度。例如以最具代表性的生物塑膠「聚羥基烷酸」而言，雖已能進行工業規模的生產，但因為是以糖或油脂作為原料，不僅有生產成本的問題，也面臨能源供給，資源枯竭或糖類價格變動等許多問題。

因此日本科學技術振興機構的研究團隊對進行光合作用產生氧氣的原核生物「藍綠藻」在氮或磷缺乏狀態下，合成聚羥基丁酸酯感到高度興趣。藍綠藻能吸收二氧化碳進入菌體內，藉由光合成反應，直接利用光源做為能量來源，可能是生產聚羥基丁酯的理想方式。但是使用藍綠藻與目前生產生物塑膠的微生物相比，其產量少了10倍以上。至目前研究為止，雖已解析出藍綠藻合成多聚羥基丁酯的路徑，但是對於如何調控聚羥基丁酯合成基因的轉錄機制，來增加產量仍有許多未知的部分，因此希望解開其調控機制。

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嗅到危險的味道了嗎？

2014/02/09
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嗅到危險的味道了嗎？
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：独立行政法人理化学研究所(RIKEN)2013年8月7日訊 <おやっ、危険なにおい?>

p2

嗅覺對許多生物而言，在尋找食物、感知危險和生殖活動的誘發等生物行為中扮演不可或缺的重要角色。(圖片來源：flickr用戶USFWS Mountain Prairie)

日本理化學研究所腦科學總和研究中心等共同研究團隊發現在嗅覺細胞上能夠敏銳接收氣味分子的蛋白質，亦即敏銳嗅覺機能上必要的蛋白質。

嗅覺對許多生物而言，在尋找食物、感知危險和生殖活動的誘發等生物行為中扮演不可或缺的重要角色。尤其對野生動物而言，能夠敏銳地偵測氣味更是攸關其個體的存亡或子代繁殖的成功與否。

氣味成分中的各式各樣的化學物質由鼻腔內嗅覺上皮組織的嗅細胞所接收，在鼻腔表面的嗅細胞上密佈嗅纖毛，嗅纖毛的嗅覺受器、GTP結合蛋白、cAMP合成酵素、和cAMP依存的陽離子通道等，這些嗅細胞特有的細胞內訊息傳遞分子群都聚集在一起。與嗅覺受器結合的氣味分子，會將訊息透過訊息傳遞分子群的連續運作，有效率地轉換成電子信號，引發嗅神經呈現興奮狀態，將此訊息傳遞至腦部的嗅球，再傳遞至高階的大腦嗅覺中樞，引發氣味的認識、辨別、記憶，進而產生情感的變化、引誘或躲避行為等。

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來聽水凝膠唱歌

2014/02/08
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來聽水凝膠唱歌
國立臺灣大學生命科學所周愛鵑編譯/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然責任編輯

編譯來源： 化學與工程新聞(Chemical & Engineering News, C＆EN)

p1

水凝膠具有相當低的片電阻值特性外，可以乘載高電壓，完美的表現出從低到高不同頻率的震動，並且產生多種聲音。(圖片來源：維基百科)

科學家致力發展具生物相容性的可植入式電子感測器，期望可應用在醫學，用於加強患者腦部、心臟或是皮膚的功能，但多年來仍有許多問題需要解決。哈佛大學機械與材料學科的鎖志剛(Zhigang Suo)教授表示：「目前所有已開發的軟性導電體都是依賴銅或石墨烯做為原料，雖然使材料具有導電特性，但這也大幅降低裝置的生物相容性，植入後會產生許多問題。」

鎖教授和哈佛大學化學教授喬治·懷特塞茲(George M. Whitesides)一起帶領的研究團隊，在2013年8月在（Scinece）雜誌發表了一個採用生物惰性凝膠為基質的離子導體元件，並且可順利導電使得膠體產升行變，這種導電力預期可用在誘發人類心臟跳動或是神經電傳導上。而膠體完全透光的特性甚至可應用光學元件上，是相當具突破性的發明。

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