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FoxP2 透過PDGF 訊息傳導路徑調控PI9 細胞的神經元分化
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 李明洋; 李明軒; 王慈蔚; Ming-Yang Li, Ming-Syuan Li, Tsu-Wei Wang
FoxP2 是第一個被發現與人類語言能力有關的基因，此基因在脊椎動物中有高度保守性。在成年鳴禽中，前腦的側腦室區新生成的神經前驅細胞會移動到與學習唱歌有關的區域Area X ，並在這區成分化成神經元。側腦室區的神經前驅細胞及AreaX 的新生神經元都有FoxP2 的表現，這晴示著FoxP2 可能會調控神經元新生，但其機制仍未明暸。前人研究發現Platelet-derived growth factorreceptorα(PDGFRα) 可能是FoxP2 的下游基因。PDGF 會促進小鼠側腦室下區的神經幹細胞增生，並產生新的寡樹突細胞。因此我們假設FoxP2 可能是透過PDGFRα 來調控神經元新生。我們的實驗結果顯示FoxP2 會抑制P19 細胞的神經元分化，且比現象可被PDGFRα 抑制劑所反轉。此結果顯示FoxP2 會透過PDGFRα 來調控神經元分化。
FoxP2 透過PDGF 訊息傳導路徑調控PI9 細胞的神經元分化
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 李明洋; 李明軒; 王慈蔚; Ming-Yang Li, Ming-Syuan Li, Tsu-Wei Wang
FoxP2 是第一個被發現與人類語言能力有關的基因，此基因在脊椎動物中有高度保守性。在成年鳴禽中，前腦的側腦室區新生成的神經前驅細胞會移動到與學習唱歌有關的區域Area X ，並在這區成分化成神經元。側腦室區的神經前驅細胞及AreaX 的新生神經元都有FoxP2 的表現，這晴示著FoxP2 可能會調控神經元新生，但其機制仍未明暸。前人研究發現Platelet-derived growth factorreceptorα(PDGFRα) 可能是FoxP2 的下游基因。PDGF 會促進小鼠側腦室下區的神經幹細胞增生，並產生新的寡樹突細胞。因此我們假設FoxP2 可能是透過PDGFRα 來調控神經元新生。我們的實驗結果顯示FoxP2 會抑制P19 細胞的神經元分化，且比現象可被PDGFRα 抑制劑所反轉。此結果顯示FoxP2 會透過PDGFRα 來調控神經元分化。
FoxP2 透過PDGF 訊息傳導路徑調控PI9 細胞的神經元分化
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 李明洋; 李明軒; 王慈蔚; Ming-Yang Li, Ming-Syuan Li, Tsu-Wei Wang
FoxP2 是第一個被發現與人類語言能力有關的基因，此基因在脊椎動物中有高度保守性。在成年鳴禽中，前腦的側腦室區新生成的神經前驅細胞會移動到與學習唱歌有關的區域Area X ，並在這區成分化成神經元。側腦室區的神經前驅細胞及AreaX 的新生神經元都有FoxP2 的表現，這晴示著FoxP2 可能會調控神經元新生，但其機制仍未明暸。前人研究發現Platelet-derived growth factorreceptorα(PDGFRα) 可能是FoxP2 的下游基因。PDGF 會促進小鼠側腦室下區的神經幹細胞增生，並產生新的寡樹突細胞。因此我們假設FoxP2 可能是透過PDGFRα 來調控神經元新生。我們的實驗結果顯示FoxP2 會抑制P19 細胞的神經元分化，且比現象可被PDGFRα 抑制劑所反轉。此結果顯示FoxP2 會透過PDGFRα 來調控神經元分化。
FoxP2在胚胎時期的神經新生中所扮演的角色
(2012) 邱怡綺; Yi-Chi Chiu
目前已知FoxP2為一轉錄因子，在人類中如產生突變，會影響語言的能力。此外，在斑胸草雀有一個學習唱歌的神經迴路Area X，降低Area X的FoxP2 的表現量，會使之無法學會該物種鳴叫的旋律和降低中度棘神經元的發育。以小鼠為例，剔除FoxP2會使小鼠的動作學習產生缺失。這些都暗示著FoxP2可能會調控神經元新生，但FoxP2影響神經元新生的機制尚未明確。因此本論文要探討在神經系統的發育過程中，FoxP2所扮演的角色為何。將胚胎鼠前腦的細胞進行初級細胞培養，我發現FoxP2會增加神經元分化和突觸的長度而不會去影響細胞增生及細胞死亡。另外，我也發現FoxP2會增加PDGFRα的表現量且FoxP2所影響的神經元分化是透過PDGFRα。在前腦腹側神經元特化的部分，我發現FoxP2對於中度棘神經元的分化是必須的，且FoxP2會抑制中間神經元的分化。根據日前研究指出FoxP2和另一已知調控前腦中間神經元的轉錄因子Nkx2-1有交互作用。我也發現維持Nkx2-1 表現的Sonic hedgehog pathway會影響FoxP2調控神經元類型的特化。由以上結果可知FoxP2在調控胚胎時期前腦的神經元特化過程中扮演重要的角色。
Parkin 基因內含子9 g>a 多型性的功能性分析
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 張菀玲; 吳春嫺; 王慈蔚; 李桂楨; Wan-Ling Zhang; Chun-Hsien Wu; Tsu-Wei Wang; Guey-Jen Lee-Chen
帕金森氏症(Parkinson’s disease，簡稱PD)為中腦黑質細胞退化導致多巴胺分泌不足所引發的漸進性神經性退化疾病。現今研究尚無法明確指出PD 的病理機制，只知PD 與環境及多種遺傳因子相關。先前本實驗室對台灣部分發病年齡低於50 歲的PD 病患進行Parkin 基因突變篩檢，發現一新穎的內含子9 插入突變c.1084intron+，此插入突變與內含子9 的-6g>a 的多型性點相關。進一步PD 病例-對照組分析結果顯示-6a 等位基因顯著和高PD 感受性相關(Wu et al., 2010)。本研究選殖Parkin 全長cDNA，並於末端in-frame 接上綠螢光蛋白後，再於表現子9、10 間依序插入包含內含子9 裁接donor 序列、-6g>a 多型性序列及內含子9 裁接acceptor 序列。將此Parkin cDNA 裁接質體轉染入人類腦癌細胞SK-N-SH 後，利用西方轉漬及活細胞影像儀，分析Parkin-綠螢光融合蛋白的表現量。結果顯示帶有-6a 多型性的內含子9 裁接質體，裁接效率低於帶有-6g 的內含子9 裁接質體。故推論內含子9 的-6g>a 多型性可能因提高c.1084intron+插入突變發生的機率，而與PD的感受性相關。本研究結果或能提供臨床診斷諮詢的參考。
Parkin 基因內含子9 g>a 多型性的功能性分析
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 張菀玲; 吳春嫺; 王慈蔚; 李桂楨; Wan-Ling Zhang; Chun-Hsien Wu; Tsu-Wei Wang; Guey-Jen Lee-Chen
帕金森氏症(Parkinson’s disease，簡稱PD)為中腦黑質細胞退化導致多巴胺分泌不足所引發的漸進性神經性退化疾病。現今研究尚無法明確指出PD 的病理機制，只知PD 與環境及多種遺傳因子相關。先前本實驗室對台灣部分發病年齡低於50 歲的PD 病患進行Parkin 基因突變篩檢，發現一新穎的內含子9 插入突變c.1084intron+，此插入突變與內含子9 的-6g>a 的多型性點相關。進一步PD 病例-對照組分析結果顯示-6a 等位基因顯著和高PD 感受性相關(Wu et al., 2010)。本研究選殖Parkin 全長cDNA，並於末端in-frame 接上綠螢光蛋白後，再於表現子9、10 間依序插入包含內含子9 裁接donor 序列、-6g>a 多型性序列及內含子9 裁接acceptor 序列。將此Parkin cDNA 裁接質體轉染入人類腦癌細胞SK-N-SH 後，利用西方轉漬及活細胞影像儀，分析Parkin-綠螢光融合蛋白的表現量。結果顯示帶有-6a 多型性的內含子9 裁接質體，裁接效率低於帶有-6g 的內含子9 裁接質體。故推論內含子9 的-6g>a 多型性可能因提高c.1084intron+插入突變發生的機率，而與PD的感受性相關。本研究結果或能提供臨床診斷諮詢的參考。
Parkin 基因內含子9 g>a 多型性的功能性分析
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 張菀玲; 吳春嫺; 王慈蔚; 李桂楨; Wan-Ling Zhang; Chun-Hsien Wu; Tsu-Wei Wang; Guey-Jen Lee-Chen
帕金森氏症(Parkinson’s disease，簡稱PD)為中腦黑質細胞退化導致多巴胺分泌不足所引發的漸進性神經性退化疾病。現今研究尚無法明確指出PD 的病理機制，只知PD 與環境及多種遺傳因子相關。先前本實驗室對台灣部分發病年齡低於50 歲的PD 病患進行Parkin 基因突變篩檢，發現一新穎的內含子9 插入突變c.1084intron+，此插入突變與內含子9 的-6g>a 的多型性點相關。進一步PD 病例-對照組分析結果顯示-6a 等位基因顯著和高PD 感受性相關(Wu et al., 2010)。本研究選殖Parkin 全長cDNA，並於末端in-frame 接上綠螢光蛋白後，再於表現子9、10 間依序插入包含內含子9 裁接donor 序列、-6g>a 多型性序列及內含子9 裁接acceptor 序列。將此Parkin cDNA 裁接質體轉染入人類腦癌細胞SK-N-SH 後，利用西方轉漬及活細胞影像儀，分析Parkin-綠螢光融合蛋白的表現量。結果顯示帶有-6a 多型性的內含子9 裁接質體，裁接效率低於帶有-6g 的內含子9 裁接質體。故推論內含子9 的-6g>a 多型性可能因提高c.1084intron+插入突變發生的機率，而與PD的感受性相關。本研究結果或能提供臨床診斷諮詢的參考。
Rab18在哺乳時期母鼠的成年神經元新生中所扮演的角色
(2015) 周雅文; Chou, Ya-Wen
在成年哺乳類大腦中，神經元新生持續發生於嗅球與海馬迴的齒狀迴。嗅球神經元新生的功能在於氣味的辨認與產生育幼行為；而齒狀迴神經元新生的功能則是空間學習以及抗憂鬱。Rab18是Ras相關的小GTP水解酶Rab家族中的一員。有趣的是，Rab18基因剃除母鼠的育幼行為是受損的，而成年神經元新生被阻斷的母鼠也無法執行育幼行為，讓我們懷疑Rab18與成年神經元新生有關。文獻指出在神經內分泌細胞中，Rab18負調節多巴胺的分泌；而多巴胺已知會抑制成年神經元新生及泌乳激素釋放。根據這些發現，我們假設在哺乳時期，Rab18會透過負調節多巴胺的釋放，使泌乳激素上升，進而調節成年神經元新生，使母鼠能夠執行育幼行為。我們發現在哺乳時期的Rab18缺失的母鼠成年神經元新生降低，並且在兩個神經幹細胞存在的微環境，即側腦室下區和齒狀迴顆粒細胞下區中，神經幹細胞及神經母細胞的密度和增生也比野生型母鼠低。此外，我們也發現在產後第一天， Rab18剃除母鼠血清中的泌乳激素濃度較低，而中腦的多巴胺則較高。以上研究顯示在哺乳時期，Rab18可能會透過負調節多巴胺的分泌，使得由泌乳激素居中調節的成年神經元新生上升。然而，當對Rab18剃除母鼠皮下注射泌乳激素後，儘管牠們的成年神經元新生回復到和野生型相當的程度，牠們的育幼行為仍然是失常的，顯示由Rab18在哺乳時期透過泌乳激素所調節的成年神經元新生並非誘發育幼行為的唯一因素。
Rab18在嗅球成年神經元新生中的作用及分子機制
(2022) 吳尚倚; Wu, Sang-Yi
成年神經幹細胞存在於哺乳動物大腦側腦室的腦室下區並且終其一生會負責成年神經元新生。成年神經幹細胞會產生神經母細胞，這些細胞會藉由rostral migratory stream遷徙到嗅球分化成神經元。嗅球成年神經元新生的功能為氣味辨別和育幼行為。Rab18屬於Ras相關的小GTP酶家族之成員。我們發現出生後的腦室下區中，Rab18維持神經幹細胞的增殖。Wnt / -catenin訊號會促進在腦室下區中的細胞增殖。Wnt路徑的其中一個下游基因為Cyclin D1，此蛋白可以增加發育中或是成年大腦中神經幹細胞的數量。我們發現Rab18能夠活化Wnt路徑以及對於Cyclin D1的表現是充分且必要的。因此我們假設Rab18透過-catenin來調控Cyclin D1的表現。我們在P19細胞株中過量表現Rab18，發現Rab18會增加-catenin的表現與促進-catenin進入細胞核。但在P19細胞株中過量表現Rab18並且降低-catenin表現，發現Cyclin D1的表現依舊增加，顯示Rab18不是透過-catenin來調控Cyclin D1的表現。銀杏內酯A (GA)是銀杏萃取物的其中一種成分。我們發現GA能夠活化Wnt路徑，並且促進Cyclin D1與 -catenin的表現。因此我們假設減少Rab18的表現時，加入GA能挽救Cyclin D1與 -catenin的表現。在P19細胞株中降低Rab18表現並且加入GA，發現Cyclin D1與 -catenin的表現量增加，顯示GA能挽救Rab18缺失時，Cyclin D1與 -catenin的表現。我們也發現Rab18能活化Sonic hedgehog (Shh) 路徑。Shh路徑的下游轉錄因子Gli2會調控Cyclin D1基因的表現。所以我們假設 Rab18 透過 Gli2 調節Cyclin D1的表達。在P19細胞株中過量表現Rab18並且降低Gli2表現，發現Gli2缺失會反轉Rab18促進Cyclin D1的效果。在過往研究中，我們發現Rab18-/-產後母鼠對於費洛蒙的氣味辨別有缺陷，牠們無法區分自己幼崽和外來幼崽的氣味。Rab18-/-處女母鼠對於一般氣味的記憶也是受損的。所以我們想進一步檢查Rab18-/-處女鼠和產後母鼠中，一般氣味辨別和氣味偵測是否存在缺陷。我們發現 Rab18 對於處女和產後母鼠的氣味辨別是必要的。Rab18對氣味偵測也是必須的。我們的研究顯示Rab18促進-catenin的表達以及使其進入到細胞核並透過 Gli2而非-catenin來促進Cyclin D1的表現。而GA能挽救因為Rab18缺失的Cyclin D1與 -catenin表現。此外Rab18對於處女鼠和產後小鼠能夠維持一般氣味的相關行為是必須的。
Rab18在成年神經元新生和育幼行為中所扮演的角色
(2013) 韓岳庭; Yueh-Timg Han
Rab蛋白質屬於Ras相關的小GTP水解酶家族的一員。已知Rab蛋白質功能為調控胞囊運輸，有研究指出Rab18在神經內分泌細胞中為負調控因子，但是Rab18在成年的神經系統中所辦演的角色仍未被研究。在成年哺乳動物的腦中，仍有兩處有神經元新生，一處在嗅球，另一處在齒狀迴。成年神經元新生在嗅球的功能為分辨一般氣味和調控天生的嗅覺反應，如配偶的辨認和育幼行為；另一方面，成年神經元新生在齒狀迴的功能為抗憂鬱反應和海馬迴相關的學習與記憶。有趣的是，Rab18突變的雌鼠有嚴重的育幼行為缺損和無法辨認子代，這個缺陷如同沒有成年神經元新生的雌鼠，這顯示Rab18可能對於成年神經元新生非常重要。我們用BrdU標定新生的細胞，發現Rab18突變的雌鼠在嗅球的成年神經元新生降低，並且發現在齒狀迴顆粒細胞下區和側腦室下區的神經幹細胞、神經母細胞密度和它們的增生也比正常野生雌鼠低。此外，我們也發現Rab18突變的雌鼠嗅球和黑質內的多巴胺濃度上升。由於已知多巴胺會抑制成年神經元新生，這些結果表示Rab18可能透過抑制多巴胺釋放來調控成年神經元新生。
Rab18調控出生後小鼠側腦室下區神經幹細胞之自我更新及成年母鼠的氣味辨識
(2020) 陳翠怡; Chan, Tsui-Yi
成年哺乳動物的腦中，成年神經幹細胞存在於側腦室的腦室下區（subventricular zone, SVZ）。在SVZ中的神經幹細胞會產生神經母細胞，其沿著rostral migratory stream (RMS) 爬行到嗅球，分化成成熟神經元。在嗅球中新生的神經元主要是負責氣味辨識以及母性行為。Rab18是Rab蛋白的一員，屬於Ras相關的小GTP水解酶家族。過去研究中我們發現Rab18對於維持神經幹細胞增殖是必要的，進而得知Rab18對於成年神經元新生的重要性，但並不影響神經幹細胞分化成神經元或星狀膠質細胞。為了確認這點，我們在神經幹細胞中過表達Rab18以觀察其對神經幹細胞增殖的影響，取出生後第7天小鼠SVZ之神經幹細胞培養成初代神經球後，把神經球打散後送入Rab18全長之質體進行觀察，發現過表達Rab18後促進神經幹細胞的分裂。同時取Rab18基因剔除小鼠的神經幹細胞培養成初代神經球，統計神經球的大小及數量，結果顯示剔除Rab18後，其神經球的體積較小，但不影響其數量。由此上述結果得知Rab18對於神經幹細胞的分裂是必要且充分的。另外，神經幹細胞還有一個標誌性的特徵:自我更新的能力。為了測試Rab18對於神經幹細胞自我更新和分裂的影響，我們取得Rab18基因剔除小鼠SVZ之神經幹細胞培養成初代神經球後打散，將其培養成第二代神經球，統計神經球的大小及數量，結果顯示剔除Rab18後第二代神經球的體積較小，數量上亦顯著較少。由此上述結果得知Rab18對於神經幹細胞自我更新的能力是必要的。然而Rab18如何調控神經幹細胞分裂的機制尚未明確，因此我們以Rab18的shRNA來降低Rab18表達，以及將Rab18全長之質體送入P19細胞中，觀察Rab18表現量的改變對於與細胞週期相關之Cyclin D1的影響，證實Rab18對於Cyclin D1的蛋白質表現是充分且必要。為了了解Rab18如何調控神經幹細胞增殖，我們以螢光素酶報告基因檢測了Rab18與三條訊息傳遞路徑:包括Wnt，Notch和Shh訊息傳遞路徑是否有交互作用。發現Rab18會活化Wnt，Notch和Shh路徑。過去在動物模型中發現Rab18基因剔除小鼠的嗅覺有缺陷，不能分辨其幼鼠的氣味，所以我們進一步檢驗該基因剔除小鼠在一般氣味辨識上是否同樣的缺陷。在研究中使用了化學性氣味進行氣味辨識之行為實驗，發現Rab18對於小鼠記住氣味的能力是必要的。綜合以上發現可知Rab18對神經幹細胞増殖必需且充分的，對於神經幹細胞自我更改亦是必要的，並作用於Wnt，Notch和Shh路徑上游，以及與小鼠維持嗅覺記憶的能力相關。
Rab18調控出生後小鼠神經幹細胞的功能及成年小鼠的行為
(2025) 蔡旻芳; Tsai, Min Fang
成年哺乳動物的大腦中有兩個區域存在神經幹細胞，分別位於側腦室 (lateral ventricle)的腦室下區 (subventricular zone, SVZ) 以及海馬迴之齒狀回 (dentate gyrus, DG) 的顆粒下區 (subgranular zone, SGZ)。腦室下區及顆粒下區的神經幹細胞分別會在嗅球 (olfactory bulb, OB) 及齒狀回中產生新的神經元，過去研究指出嗅球與齒狀回的神經元新生對成年哺乳類動物的嗅覺行為及空間學習與記憶是必要的。Rab18是Ras相關的小GTP酶Rab家族之成員，實驗室先前的研究中發現Rab18對成年小鼠齒狀回的神經元新生是必要的，因此我們想知道Rab18是否會透過調控成年小鼠齒狀回的神經元新生來影響小鼠的空間學習與記憶。我們利用了巴恩斯迷宮 (Barnes maze task) 測試老鼠的空間學習、空間短期以及長期記憶的能力，並且分別針對公鼠及母鼠進行實驗。從實驗結果我們發現，Rab18對於成年公鼠的空間學習以及公鼠和母鼠的長期記憶是必要的。過去的研究也發現Rab18對成年小鼠嗅球的神經元新生是必要的，因此我們想知道Rab18對成年小鼠嗅覺功能為何。透過氣味辨識和氣味敏感度實驗我們發現，Rab18對小鼠的氣味辨識能力沒有影響。過去的研究發現Sonic hedgehog (Shh) 和Wnt訊息傳遞路徑可以調控神經元新生，而實驗室過去也發現Rab18可以活化這兩個訊息傳遞路徑，因此我們首先好奇Rab18是否會透過活化Shh訊息傳遞路徑來調控神經元新生。我們發現Rab18會透過Shh訊息傳遞路徑促進神經幹細胞增殖，但不會影響神經幹細胞的自我更新及分化成神經元的能力。接著我們想知道Rab18是否會促進神經幹細胞分泌Wnt來活化Wnt訊息傳遞路徑，利用酵素結合免疫吸附分析法 (Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 發現Rab18可能可以促進神經幹細胞分泌Wnt7a。綜合以上結果，我們得知Rab18對於公鼠的空間學習與長期記憶、母鼠的空間長期記憶是必要的，但不影響公鼠的氣味辨識能力。此外，Rab18可以透過Shh訊息傳遞路徑調控神經幹細胞的增殖，也可能可以促進神經幹細胞分泌Wnt7a。
Rab18調節雄性小鼠的成年神經元新生和嗅覺行為
(2022) 周辰蔓; Chou, Chen-Man
在哺乳動物大腦中有兩個地方有成年神經元新生。在側腦室的腦室下區 (subventricular zone, SVZ)，神經幹細胞 (neural stem cell, NSC) 產生神經母細胞，並且沿著rostral migratory stream (RMS) 遷移到嗅球 (olfactory bulb, OB) 進而分化為成熟的神經元。齒狀回 (dentate gyrus, DG) 的顆粒下區 (subgranular zone, SGZ) 中的神經幹細胞產生祖細胞，進而在齒狀回中產生神經元。在SVZ-OB的成年神經元新生的功能是氣味的分辨和母性行為，而在齒狀回中的成年神經元新生功能為抗焦慮以及依賴海馬迴的學習和記憶。Rab18是Ras相關的小GTP水解酶家族中Rab蛋白的一員，其調控神經內分泌細胞多巴胺的釋放。先前研究發現，在出生後的SVZ中，Rab18能維持神經幹細胞的增殖。這裡，我們測試了在Rab18活化和不活化時期對神經幹細胞的影響。我們在NSC中轉染了Rab18 Q67L（有活性）或Rab18 S22N（無活性）。研究顯示，在Rab18不活化時，減少了神經幹細胞的增殖及神經幹細胞的自我更新，但並不影響其分化。這表示了Rab18對神經幹細胞的增殖及自我更新是必須的。除此之外，在體內試驗中，我們檢查了Rab18雄性小鼠的成年神經元新生。結果顯示，Rab18-/-雄性小鼠的神經幹細胞、增殖細胞和神經母細胞減少，在嗅球中新生的細胞和新生的神經元也減少，而對於神經元的分化並未減少，表示了Rab18對於成年神經元新生是必須的。此外，我們檢查了Rab18-/-雄性小鼠氣味分辨的能力和嗅覺敏感性。結果顯示Rab18-/-小鼠不能區分氣味且有較差的嗅覺能力，表示了Rab18可以調節雄性小鼠分辨氣味的能力以及嗅覺敏感性。所以，我們的結果顯示Rab18調節小鼠的成年神經元新生和嗅覺行為。
Rab18負調節產後母鼠腦中多巴胺進而誘導其成年神經元新生與育幼行為
(2018) 黃柏文; Huang, Po-Wen
成年神經元新生的現象會發生在成年哺乳類動物腦中的兩個區域。在側腦室下區中，神經幹細胞會產生神經母細胞並沿著Rostral migratory stream（RMS）遷移到嗅球並分化成成熟神經元，在嗅球的成年神經元新生功能為辨別氣味和育幼行為。在齒狀迴顆粒細胞下區中，神經幹細胞會產生神經母細胞，它們接著分化成海馬迴齒狀迴中的神經元，齒狀迴的成年神經元新生功能為抗焦慮以及依賴海馬迴的學習和記憶。Rab18是Rab蛋白中的其中一員，屬於Ras相關的小GTP水解酶家族。先前，我們發現Rab18基因剔除母鼠的成年神經元新生有缺陷且其育幼行為是受損的。除此之外，在產後母鼠中，我們還發現Rab18會負調節多巴胺的分泌並且正調節催乳素的濃度。因此，我們假設Rab18透過抑制多巴胺和增加催乳素來調節成年神經元新生和育幼行為。我們給Rab18基因剔除處女鼠注射多巴胺D2受體的拮抗劑haloperidol (HAL)，並透過OB / DG神經元新生去測試我們的假設。在我們初步的結果中，發現當Rab18基因剔除處女鼠注射HAL後，側腦室下區中的增殖細胞和神經母細胞會恢復到與野生型處女鼠一樣的程度。同時，當我們將Rab18基因剔除處女鼠注射HAL之後，齒狀迴顆粒細胞下區中的增殖細胞、神經母細胞及神經元也會恢復到與野生型處女鼠一樣的程度。因此，Rab18會透過抑制多巴胺的釋放，進而調節在側腦室下區中的增殖細胞和神經母細胞以及齒狀迴顆粒細胞下區中的增殖細胞、神經母細胞及齒狀迴中的神經元。此外，我們在Rab18基因剔除懷孕鼠注射HAL後，去測試成年神經元新生、育幼行為、氣味辨識和抗焦慮行為能否回復到與野生型產後鼠一樣的狀態。我們發現在Rab18基因剔除懷孕鼠注射HAL後，側腦室下區中的增殖細胞和神經母細胞會恢復到與野生型產後鼠一樣的程度，並且齒狀迴顆粒細胞下區中的神經幹細胞、增殖細胞及神經元也會恢復到與野生型產後鼠一樣的程度，我們也發現到Rab18基因剔除懷孕鼠注射HAL後，氣味辨識並不會恢復到與野生型產後鼠一樣的程度，而焦慮行為並未在Rab18基因剔除產後鼠及野生型產後鼠中發現有任何差異。所以，Rab18會透過抑制多巴胺的釋放，進而調節在側腦室下區中的增殖細胞和神經母細胞以及齒狀迴顆粒細胞下區中的增殖細胞、神經幹細胞及齒狀迴中的神經元。除此之外，Rab18可能會透過抑制多巴胺的的釋放去調節育幼行為並且Rab18對於氣味辨識是必需的。在未來，我們將繼續研究Rab18如何去調節懷孕鼠中的育幼行為及氣味辨識。
Rab18透過Wnt訊息傳遞路徑調控出生後小鼠側腦室下區神經幹細胞功能
(2024) 郭雅琳; Guo, Ya-Lin
成年哺乳類動物的大腦中有兩個腦區存在神經幹細胞，且終其一生負責成年神經元新生。其中一個腦區位於側腦室的腦室下區 (subventricular zone, SVZ)，位於此處的神經幹細胞 (neural stem cell, NSC) 會產生大量的神經母細胞 (neuroblast)，而這群神經母細胞會沿著吻測遷移流 (rostral migratory stream)遷移至嗅球 (olfactory bulb, OB)，進而分化成中間神經元 (interneuron)。胚胎發育時期，Wnt訊息傳遞路徑會維持神經前驅細胞 (neural progenitor cell) 的增殖，且近期研究發現Wnt訊息傳遞路徑對於成年神經元新生是必要的。Rab18是Ras相關的小GTP酶Rab家族中的成員之一，實驗室先前研究發現Rab18會活化Wnt訊息傳遞路徑。因此我們提出Rab18可能透過Wnt訊息傳遞路徑調控出生後小鼠的神經元新生的假設。我們取出生後第七天小鼠SVZ的神經幹細胞培養成初代神經球，發現Rab18會透過Wnt訊息傳遞路徑促進出生後小鼠SVZ神經幹細胞的增殖。銀杏內脂A (Ginkgolide A, GA) 以及銀杏內脂B (Ginkgolide B, GB) 是銀杏萃取物含量較高的成分。過去實驗室發現，GA和GB皆會活化Wnt訊息傳遞路徑，且GA會促進Wnt目標基因的表達，而GB則會透過Wnt訊息傳遞路徑促進神經幹細胞分化成神經元。因此我們提出當Rab18缺失時，GA和GB能夠挽救出生後小鼠SVZ神經元新生的假設。發現當Rab18缺失的情況下，GA能夠挽救出生後小鼠SVZ神經幹細胞增殖，而GB能夠挽救出生後小鼠SVZ神經幹細胞分化成神經元。綜合以上結果，Rab18會透過Wnt訊息傳遞路徑調控出生後小鼠SVZ神經元新生。
Rab18透過催乳素調控產後母鼠成年神經元新生、育幼以及抗焦慮行為
(2018) 洪啟榮; Hung, Chi-Jung
成年哺乳動物腦中持續有成年神經元新生之區域分別為嗅球 (olfactory bulb, OB)及海馬迴之齒狀迴 (dentate gyrus, DG)。而神經幹細胞所在之區域，分別為側腦室旁區(subventricular zone, SVZ)與海馬迴之齒狀迴內側區(subgranular zone, SGZ)。成年神經元新生於嗅球中主要功能為氣味辨識及產生育幼行為，而海馬迴中主要功能為空間之記憶及焦慮之調節。Rab18屬於Ras相關的小GTP酶Rab家族之成員。由於Rab18-/-之母鼠其育幼行為是受損的，此現象與成年神經元新生受損之小鼠類似，因此我們懷疑Rab18與成年神經元新生有關。先前研究顯示於神經內分泌細胞中Rab18會負調控多巴胺之釋放，而多巴胺會抑制成年神經元新生及催乳素之釋放，此外催乳素所誘導嗅球成年神經元新生為產生育幼行為及抗焦慮所必需的。因此我們假設Rab18-/-之母鼠懷孕第1天到第7天注射催乳素可能可以挽救成年神經元新生、育幼行為及焦慮之行為。我們發現，溶劑注射後Rab18-/-產後母鼠OB及DG之成年神經元新生明顯變少， SVZ中增殖細胞、神經母細胞及神經幹細胞數目也均有減少，而SGZ中增殖細胞及神經幹細胞數目也均有減少。另外接受催乳素注射後Rab18-/-產後母鼠SVZ增殖細胞、神經母細胞及主嗅球(main olfactory bulb, MOB)之成年神經元新生皆有增加，而Rab18-/-母鼠產後焦慮也因催乳素注射後有緩解，不過育幼行為及味辨識能力仍然沒有被挽救回來。這些結果顯示Rab18會透過催乳素誘導MOB成年神經元新生，但Rab18不會透過催乳素調節育幼行為。
TRIP6透過YAP調控出生後小鼠側腦室-嗅球路逕上神經幹細胞的特性以及醫學上可能的應用
(2019) 李明洋; Li, Ming-Yang
出生後的哺乳動物腦中有持續的神經元新生，分別發生在海馬迴齒狀迴，以及側腦室下區到嗅球的路徑上。報導指出內生性的神經幹細胞有治療腦傷或神經退化性疾病的潛力，研究調控神經幹細胞的因子和機制因此有醫學上的應用價值。已知神經幹細胞的特性受到多種因子調控，然而TRIP6、YAP以及銀杏萃取物ginkgolide B等對於出生後哺乳動物神經幹細胞的影響仍是未知的。TRIP6的蛋白質結構具有三個LIM區位，可以和多種蛋白質進行交互作用而調控細胞增生、存活及移動。我們發現TRIP6不表現在會移動的神經母細胞中，而表現在神經幹細胞中。TRIP6促進神經幹細胞的維持、增生，並且抑制分化。且促進神經幹細胞自我更新的Notch訊息傳遞路徑能被TRIP6活化。Hippo訊息傳遞路徑藉由抑制YAP來調控細胞增生，控制器官大小。我們發現TRIP6透過PP1A來抑制Hippo訊息傳遞路徑，活化YAP。並且TRIP6透過YAP來促進神經幹細胞的維持、增生，以及抑制分化。在神經幹細胞的分化上，我們則發現ginkgolide B透過Wnt訊息傳遞路徑促進神經元新生。我們這一系列的研究指出TRIP6透過YAP維持神經幹細胞的特性，而給予ginkgolide B則可以促進神經元新生。
YAP與Rab18調節成年哺乳動物腦中側腦室下區之神經幹細胞功能
(2019) 楊琇欐; Yang, Xiu-Li
成年神經幹細胞存在於哺乳動物大腦中的兩個位置，一個位於側腦室的腦室下區（subventricular zone, SVZ），另一個位於海馬齒狀回的顆粒下區（subgranular zone, SGZ）。在胚胎發育過程中，YAP和Sonic hedgehog（SHH）訊息傳遞路徑會維持神經幹細胞並抑制其分化。實驗室先前研究發現YAP會激活SHH訊息傳遞路徑來抑制胚胎皮質前驅細胞中的神經元分化，此外YAP在成年SVZ中會維持神經幹細胞功能。故我們假設YAP也會通過SHH訊息傳遞路徑調節成年神經幹細胞的行為。我們先檢查了成年大腦中兩個SHH訊息傳遞路徑的蛋白質PTCH1和Gli2之表達，發現它們存在於SVZ中。我們以Cre-loxP系統專一剔除小鼠SVZ神經幹細胞中的yap並觀察PTCH1和Gli2之蛋白質表達，發現Gli2表現量下調，表示YAP確實會調控SHH訊息傳遞路徑。另一方面我們在神經球 (neurosphere)培養實驗中SHH訊息傳遞路徑是否介導YAP對神經幹細胞功能的影響。我們發現Gli1的下降抑制了YAP誘導的神經球形成，表示SHH訊息傳遞路徑在YAP的下游並在發育階段和成年階段調節神經幹細胞。Rab18是屬於Ras相關的小GTP酶Rab家族之成員，它調節神經內分泌細胞系中多巴胺的釋放。實驗室先前研究發現Rab18以non-autonomous的方式調節成年神經元新生，通過抑制多巴胺分泌來增加腦中催乳素濃度來增進成年神經元新生。在此我們探討Rab18是否也能透過autonomous作用影響出生後神經元新生。我們取出生後第7天小鼠SVZ培養的初代神經球之神經幹細胞，用針對Rab18的兩種shRNA來降低Rab18表達，發現Rab18不影響神經幹細胞分化成神經元或星狀膠質細胞，但它是神經幹細胞增殖所必需的。另一方面我們發現Rab18的下降使第二代神經球形成有減少的趨勢，表示Rab18有可能會維持神經幹細胞自我更新。綜合以上發現，YAP和Rab18會調節出生後SVZ中的成年神經元新生。
促進神經元分化之中草藥藥物篩選
(2014) 張佳鼎; Chia-Ting Chang
現今有許多的神經退行性疾病像是阿茲海默症和帕金森氏症都會導致神經不可逆轉的死亡，進而損害大腦的功能。而在大腦中存在的神經幹細胞則提供了治療可能性，透過誘導神經幹細胞分化成成熟的神經元，就有可能可以補充因神經退行性疾病所引起的神經損失。為了篩選有促進神經元分化之中草藥，我們首先使用P19細胞株來進行第一階段的篩選。P19是一類似多功能幹細胞的細胞株，隨著我們給予不同的藥物，或是轉染不同的神經性bHLH (basic helix-loop-helix) 轉錄因子，P19細胞可以分化成神經或是肌肉細胞。在第一輪篩選的過程中我們發現，在不同濃度的順天堂及工研院中草藥物處理下的P19細胞，約有17%的中草藥有促進神經元分化的效果。而在第二輪篩選，我們利用已知促進神經元分化的藥物維甲酸進行前懸浮培養，再來看通過第一輪篩藥的中草藥萃取物能否再更進一步的促進P19細胞神經元分化，最後約有5.1％中草藥通過了第二輪的篩選。為了更進一步研究其促進神經元分化的作用，我們將神經幹細胞從出生後7天小鼠大腦的腦室下區取出並培養形成神經球，之後以通過第二輪篩選的中草藥培養分化。我們發現NH003和NH005可促進神經幹細胞進行神經元分化。我們更進一步發現NH003和NH005會促進與神經元分化有關的Wnt訊息傳導路徑下游分子β-catenin的表現。為了探討 NH003和NH005是否透過增加β-catenin來促進神經元分化，我們轉染shβ-catenin後給予NH003和NH005來培養P19細胞，發現NH003和NH005促進神經元分化的效果被抑制，可以得知NH003和NH005促進神經元分化的效果可能是透過Wnt 訊息傳導路徑所達成的。為了確保NH003和NH005是專一促進神經元分化，而非促進細胞增生所引起的效應，我們在給予NH003和NH005培養下，於固定細胞的前兩個小時同時給予BrdU來標記正在增生中的細胞，我們發現與控制組相比NH003或NH005的組別細胞增生的數量並沒有明顯差異。這些結果顯示，NH003和NH005會透過Wnt 訊息傳導路徑來誘導神經元分化並且不影響細胞增生。而NH003中的銀杏內脂A可能是銀杏萃取物中引發神經元分化的成分之一。我們的研究發現中草藥中的銀杏具有誘導神經元分化的功能。
台灣三種蝙蝠之出生後神經元新生
(2014) 謝佳瞜; Carol Seah
在哺乳類動物大腦中終其一生都會有神經元新生。出生後的神經元新生發生在大腦的兩個區域，一為嗅球（OB）和另一為海馬迴的齒狀迴（DG）。位於側腦室旁的神經幹細胞會產生嗅球的神經元，而和齒狀迴內側的神經幹細胞則會產生齒狀迴神經元。新生的神經元要建立突觸連接，融入原有的神經迴路才會存活下來並且發揮它的功能。到目前為止，大部分出生後神經元新生的研究都集中在實驗室飼養的囓齒類動物，至於在野生動物大腦裡的出生後神經元新生並未完全闡明。蝙蝠是唯一會飛行且比囓齒類動物較為長壽的哺乳類動物。除此之外，蝙蝠是靠回聲定位系統辨別方向、辨認障礙物的大小材質以及捕抓獵物等。由於蝙蝠有特殊的空間辨識能力，加上台灣蝙蝠大腦內的出生後神經元新生到目前為止並沒有被研究過，因此本研究主要想探討台灣蝙蝠腦內的出生後神經元新生。我們使用胸苷類似物BrdU來標定新生的細胞和可以辨認與神經發育相關特定細胞群的抗體來研究台灣蝙蝠的出生後神經元新生的狀況。根據實驗結果，我們發現高頭蝠有與老鼠相似的嗅球神經元新生，但缺乏海馬迴神經元新生。而在摺翅蝠和葉鼻蝠則都有嗅球和海馬迴神經元新生。我們也使用了Sox2抗體標定在側腦室旁和齒狀迴內側的神經幹細胞。在這三種類的蝙蝠中都有神經幹細胞存在在這兩個腦區域。除此之外，我們也利用PSA-NCAM 和DCX抗體來標定神經母細胞。除了高頭蝠的齒狀迴之外，在側腦室旁和齒狀迴都可以偵測到神經母細胞的存在。另外，我們也使用了Ki67抗體標定在側腦室旁和齒狀迴正在細胞週期內的細胞。除了高頭蝠的齒狀迴以外，存在有神經幹細胞的腦區內都有發現正在進行細胞分裂的細胞。整體而言，蝙蝠的大腦神經元新生是一種種間特異的生理現象。