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紅外線控特殊酵素 陽交大造新投藥方法治血栓
新知
第1759期
紅外線控特殊酵素 陽交大造新投藥方法治血栓
2021-12-08
【記者許如鎧綜合報導】隨著新冠疫情肆虐,因確診、注射疫苗而併發血栓(註一)死亡的案例層出不窮,相關問題成為人人自危的健康議題。國立陽明交通大學陽明校區NYCU-Taipei團隊以「NATTO_IT_OUT」為題,運用納豆激酶(註二)設計一系列裝置解決深部靜脈栓塞問題。此專案奪得2021國際遺傳工程機器設計競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)金牌。註一:血栓即血管因血塊、脂肪等栓塞而造成血液不流通的症狀,可能發生於身體各部位的血管,造成不同程度的身體危害。發生於靜脈時稱作深部靜脈栓塞。註二:納豆激酶(Nattokinase)是一種絲氨酸蛋白酶,具有抑制、溶解血栓的功能。 國立陽明交通大學NYCU-Taipei團隊,在國際遺傳工程機器設計競賽中摘金。 圖/研究團隊提供「深度靜脈栓塞的治療方法主要是使用抗凝血劑。」台灣胸腔及心臟血管外科學會專科醫師許原彰說道,初步治療都是先透過抗凝血劑,若情況較為嚴重,才會選擇血栓溶解治療或血管介入治療。他也指出,抗凝血劑實際上並無法溶解血塊,而是防止新的血塊生成,且可能因凝血機制受藥物影響而造成腸胃道出血等症狀,因此無論用藥、停藥,均需醫師的專業判斷。此次團隊研發的活性生物性治療產品(註三)讓人們在面對深部靜脈栓塞時,有抗凝血劑之外的新選擇。團隊將產品設計為膠囊狀,並讓內含的基因改良菌株於小腸壁面生長,且可以在腸道停留數週。菌株在接收到紅外線時可以產出納豆激酶,讓使用者能透過控制紅外線應對深部靜脈栓塞。註三:活性生物性治療產品(Live Biotherapeutic product, LBP)是一種內含基因改良細菌的膠囊,其中的基因工程菌具有可接收紅外線的光遺傳控制系統,以及可生產納豆激酶的基因段。 1為檢測裝置,2是團隊設計的活性生物性治療產品,3則是包裝菌株的膠囊外殼,4為具分析程式的手機。 圖/研究團隊提供團隊為讓活性生物性治療產品方便使用,設計出一套完整方法,運作方式分作數個步驟。首先,使用者先以檢測裝置偵測唾液中作為血栓指標的因子D-dimer,並將數據回傳至手機,經過APP評估因子濃度後,再透過手機發出紅外線,讓腸道內的基因工程菌穩定產出納豆激酶,進一步解決血栓問題。團隊成員姜宗昇補充道:「可以讓檢測跟治療變成一連貫的。」 經檢測裝置偵測血栓危險因子後,將數據傳送至手機APP,分析發出紅外線刺激腸道中的基改菌釋放納豆激酶。 圖/研究團隊提供目前專案雖尚未進入臨床階段,但團隊成員們仍相當期待此研究的未來發展。「就核心技術而言,我們當然希望遠端調控基因工程菌的技術可以做推廣。」團隊隊長呂政儒表示,這項技術不只能應用於納豆激酶的釋放,更有機會應用在臨床上的精準投藥、生物晶片、抑或是生質能領域。
陽交大改造大腸桿菌 盼改善口腔牙周病問題
新知
第1759期
陽交大改造大腸桿菌 盼改善口腔牙周病問題
2021-12-08
【記者吳姿芳綜合報導】牙周病影響全球多達35億人口,嚴重的話可能導致慢性病與心血管疾病。對此,國立陽明交通大學交大校區NCTU_Formosa團隊設計出能預防牙周病與修復牙齦的大腸桿菌「DenTeeth」。此研發成果獲得2021年國際遺傳工程機器設計競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)金牌。 研究團隊結合生物科技與工程領域的專長,研發「牙周病預防及牙齒修復工程大腸桿菌」。  圖/研究團隊提供「P.gingivalis」是導致牙周病的主要病原體,團隊為解決該來源,以大腸桿菌為主體,組合成三種不同功能的生物零件(Biobricks)(註一),依序為群體感應、抑制與修復功能。患者服用後,群體感應功能會先偵測環境中壞菌的數量,若壞菌數量過高,將產生特殊蛋白質,並啟動抑制功能。接著,於抑制功能階段加入可消滅「P.gingivalis」的抗微生物肽LL-37。最後,當細菌減少到一定數量時,該大腸桿菌會啟動修復功能,修復牙齒的脫鈣現象。註一 : 生物零件(Biobricks)是一段有特定功能的DNA,能控制基因表現。 當抑制功能B運作時,會抑制修復序列C,避免細菌尚未完全消滅時便被修復蛋白裹住,使口腔問題更嚴重。 圖/研究團隊提供DenTeeth目前以治療狗的口腔為主要研究方向,團隊成員陽交大生物科技學系學生吳紹崎說 :「人的口腔太複雜了,我們選擇先關注狗的口腔問題。」為了達到更好的療效,除抗微生物肽LL-37外,團隊也將人體口腔中的唾液安定化蛋白質(Statherin)加入此次發明中,此種蛋白質能形成牙齒的保護膜,防止鈣、磷離子與牙齒結合產生牙結石。為讓狗順利接受DenTeeth治療,團隊使用3D列印製作潔牙骨的模具,再倒入團隊發明的大腸桿菌、洋菜與水,調和出適合狗咀嚼的硬度,製作出潔牙骨。另外,人工智慧與機器學習網路能為每隻狗客製化,計算出最合適的使用頻率,不僅能提醒飼主餵食時間,也避免潔牙骨過度浪費。 潔牙骨模具由3D列印建構而成,模擬與牙體結合的環境,能製作可食用的潔牙骨,供犬隻使用。 圖/研究團隊提供團隊成員阮懿慈說 :「最終的目標是要解決人的口腔問題。」為了降低人食用的安全疑慮,未來團隊將會替換材料,使用益生菌做實驗。針對DenTeeth應用於人體的可行性,口腔贋復專科醫師王巍穆提出疑惑,他問道 :「如果人體受到刺激,能夠產生蛋白質的量有多少? 持續殺菌的時間又有多少?」他認為DenTeeth應用於人體,未必能跟應用於狗的口腔一樣,產生相同程度的功效。團隊期望未來能將DenTeeth商品化,除了應用於潔牙骨,也能放入牙膏中,讓人方便使用,王巍穆說道:「如果能突破應用於人體上的問題,我覺得商機是無限的。」而阮懿慈也進一步解釋,團隊將會蒐集大量資料,根據不同物種訂定適合的策略,希望能使DenTeeth解決更多生物的口腔問題。
照明不足增跟騷風險 陽交大承諾保障夜間校安
校園
第1757期
照明不足增跟騷風險 陽交大承諾保障夜間校安
2021-11-17
【記者李昀璇綜合報導】5日,國立陽明交通大學土木工程學系學生於臉書(Facebook)社團「清交二手大拍賣XD」發文表示,疑似在校內遭到尾隨。對此,陽交大學生會交通分會學生議會表示已向校方反映類似案例,並呼籲校方改善夜間照明設備不足的問題。而陽交大學生事務處已發布防制跟蹤騷擾的教戰守則,總務處駐警隊也將加強夜間巡邏重點區域。林同學(化名)於臉書社團「清交二手大拍賣XD」表示,他在半夜從新竹光復校區宿舍研三舍走回女二舍的途中,被一名可疑男性尾隨並貼近,該男朝他的頭髮「狂吸了一頓」後便逃逸。由於校園為開放空間,故無法確定該男是否為陽交大學生。「交大很多小路照明都蠻不足,晚上要走比較明亮的路就要繞比較遠。」林同學也於事後表示,由於學生普遍信任校內安全,不會選擇繞路,使學生常身處夜間照明不足的區域,遭遇騷擾時反而無法在第一時間察覺。 發文學生、國立陽明交通大學土木工程學系學生林同學(化名)表示尾隨事件發生地點約位於國立陽明交通大學土木工程學系系館前方。 圖/國立陽明交通大學資訊管理與財務金融學系學生王冠勛提供對此,陽交大學務長張玉佩表示,接獲學生代表通報後,學務處已先和學生討論、歸納出常發生跟蹤事件的區域,並立即聯絡駐警隊加強巡邏重點區域,地點包括:交清小徑、圖書館周邊到學生活動中心、女二舍至學生活動中心等。此外,學務處也和教官研擬防制跟蹤騷擾的教戰守則,讓學生在遭遇危險時,能在第一時間進行自我防衛。 學生代表通報後,學務處已先和學生討論常發生跟蹤事件的區域,並立即聯絡駐警隊加強巡邏重點區域。圖為交清小徑。 圖/國立陽明交通大學資訊管理與財務金融學系學生王冠勛提供此事件不僅受到熱烈討論,許多學生也有感於夜間照明設備不足的困擾。「晚上一個人在校園走路的時候很常是要開手電筒的,有時候開了還是會很暗。」陽交大傳播與科技學系學生盧鈺珊表示,因操場在晚間11點熄燈後缺乏光源,學生行經時會特別留意自身安全。陽交大電子物理系學生林意婕也提及,夜間步行於某些區域時,即使打開手電筒仍缺乏安全感。「一個校園充斥著暗處,要怎麼說服學生這是安全的?」現任陽交大學生議員吳諒濬表示,「校園必須安全」是校內師生全體的共識,而解決校園照明不足的問題正是增進校園安全的必要條件。吳諒濬認為,校方雖重視校安問題,但繁雜的行政程序可能會減少校方推行相關政策的意願。他也質疑,由於在夜間活動的大多是學生,大部分的教職員不在學校,恐怕不熟悉夜間校園環境,「當校方無法切身了解學生需求時,要怎麼解決校園問題?」 國立陽明交通大學學生與校方歸納出校內幾處夜間較危險的區域,地點包括:交清小徑、圖書館周邊到學生活動中心及女二舍至學生活動中心等地。圖為學生活動中心周邊。 圖/陽明交通大學資訊管理與財務金融學系王冠勛提供為改善校內的夜間照明,陽交大軍訓室主任陳效邦說明,總務處營繕二組已規劃在尾隨事發地點旁的停車場增設一支四米高燈具,目前基座已灌好,預計於本週裝燈。此外,軍訓室將於12月20日召開校園安全及災害防救委員會,討論改善校內燈光昏暗、無架設監視器處的方針。針對夜間校園安全問題,張玉佩認為教導學生如何進行自我防衛至關重要,「不是女孩子不能晚回家,而是這個社會其實要告訴我們有些事情是我們的權利,比如哪時候回家是我們的權利。」但是在行使權利的同時,仍要練習面對潛在危險,才能在當下冷靜求助。吳諒濬則對校方提出的解方表示肯定,他也期望未來能增設更多路燈、減少暗處,並推廣校安專線。此外,他也呼籲校方重視學生在校安全,期望師生能共同討論,建立更安全的校園。
陽交大低副作用技術 活化海馬迴抗焦慮不再Blue
新知
第1753期
陽交大低副作用技術 活化海馬迴抗焦慮不再Blue
2021-10-06
【記者吳姿芳綜合採訪報導】坊間常見抗焦慮藥物,如抗憂鬱劑與血清素回縮的拮抗劑,作用於全身或大腦,容易引發嗜睡、疲倦、頭昏等。國立陽明交通大學神經科學研究所特聘教授連正章團隊與美國阿拉巴馬大學(University of Alabama)、匈牙利團隊合作,發現海馬迴中的苔狀細胞與焦慮行為有關,有助細胞專一性的臨床發展,可望改善現行焦慮症藥物的副作用。此研究成果於9月14日登上國際自然科學期刊《Cell Reports》的封面故事。 此期刊封面由藝術家蔡鈺麟先生與國立陽明交通大學微生物及免疫學研究所蔡雨寰教授共同設計,不僅融合科技與藝術,描述苔狀細胞有如黑夜中的閃電,更與研究過程交相呼應,利用光遺傳學技術以一道藍光雷射來活化苔狀細胞後,產生電流,研究神經訊號如何傳遞到下游。 圖/研究團隊提供傳統認知上大腦中的海馬迴與學習記憶有關,團隊成員陽交大神研所博士生王凱誼主要研究海馬迴中的苔狀細胞,已知苔狀細胞具有「長距離投射」的特性,因此他開始思考或許苔狀細胞能調節學習記憶或調控情緒。研究主要以小鼠為模式動物,使用高架十字迷宮觀察其焦慮行為的關係。通常小鼠天性喜愛昏暗、安全的環境,因此焦慮程度高的小鼠會待於靠牆的空間,而焦慮程度低的小鼠會待於開放空間,研究團隊利用不同焦慮行為測試焦慮反應,結合鈣離子攝影,觀察神經細胞的活性,發現當小鼠走到開放空間時,鈣離子訊號愈高,也就是神經細胞活性愈高,再透過光遺傳學、化學遺傳學、活體單細胞紀錄技術,發現「苔狀細胞可調控焦慮行為」,可望使臨床發展更具細胞專一性。 小鼠由開放空間走至封閉空間時,熱圖中顏色由紅色轉變為藍色,可知苔狀細胞活性顯著降低。 圖/研究團隊提供「光遺傳學主要是利用感光通道蛋白活化或抑制某一特定的神經元,可藉此操控齒狀回中苔狀細胞的活性。」國立臺灣大學生化科技學系張又唐解釋。而化學遺傳學中的受質如同鑰匙與鑰匙孔,需結合才能展現作用,可分為興奮性和抑制性作用,透過化學遺傳學的方式活化苔狀細胞,發現小鼠的焦慮行為下降。至於活體單細胞紀錄技術則解釋「苔狀細胞與焦慮行為有關」的假設,透過電擊動物的方式,紀錄單神經細胞的活性,而不同神經細胞具有不同特性,因此能被辨別出來,藉此觀察細胞扮演的角色與行為的關係。王凱誼藉由跨國研究的契機,至匈牙利學習此項技術並帶回台灣。此外,以往的焦慮症治療研究較為大方向,例如研究單一種臨床用藥的效果,此研究視野範圍更為精密,可操控單一細胞的活性,觀察其對焦慮症產生何種影響。 左圖:研究團隊發現苔狀細胞的活性會隨著能引發焦慮的環境而改變,例如,老鼠待在明亮開闊的環境,其苔狀細胞活性較高(圖中紅色細胞)。右圖:海馬迴中,透過活化苔狀細胞降低焦慮行為的神經機制。 圖/研究團隊提供而研究過程亦充滿挑戰,如:參考文獻並找出有趣的問題、使用何種技術,以及讓研究成果更具功能性等。團隊成員陽交大神研所碩士生吳哲瑋主要負責數據分析,他進一步舉例說:「將想法落實於程式,再利用電腦轉換結果為圖案,並在大數據中挑出沒有被注意到的地方,都會遇到許多困難。」論及研究的趣事,「每個研究會發現有趣的現象,而且每年有很多研討會可以參加,不僅能了解現今相關領域有何發現,還能順便到國外遊玩。」王凱誼表示。 國立陽明交通大學神經科學研究所特聘教授連正章研究團隊實驗室主要研究兩大腦區__海馬迴與杏仁核。 圖/研究團隊提供由於苔狀細胞膜上具有許多與情緒調控相關的受體,如血清素、大麻素與糖皮質激素受體,這項發現期望能出現更專一的臨床藥物——只跟苔狀細胞這些受體結合,為焦慮症患者帶來新的治療方式,以減少副作用。王凱誼也提到希望研究能改變焦慮症的刻板印象,「許多人覺得焦慮症患者只是表面生病,其實背後有許多機制在調控行為,尤其是腦內神經迴路扮演許多重要角色,每一件事發生背後都有原因。」他期許大眾能用包容的心去了解焦慮症的人。
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