生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊，本系調整相關員額及教學資源之分配，在課程設計及學習活動上，特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練，使學生可依個人志趣作學習規劃，畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主，並兼顧師資培育，故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item 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。Item 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。Item 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。Item 探討雄性費洛蒙對成年雌鼠副嗅球內之神經元新生的影響(2011) 吳俊翰; Jyun-Han Wu目前已知在成年哺乳類動物大腦內有神經幹細胞存在。其中一處位於側腦室旁的側腦室下區（subventricular zone）。此處的神經幹細胞分化為神經母細胞後會往嗅球遷移，並分化成中間神經元（interneuron）。此過程稱為神經元新生，並由細胞增生、遷移、分化及細胞存活四個過程所組成。嗅球按其結構可以分成主嗅球與副嗅球兩大部分，分別掌管環境中氣味因子及費洛蒙的訊息傳遞。根據日前研究顯示，雄性小鼠的費洛蒙可以刺激雌鼠副嗅球內的神經元新生，而且也會對懷孕的雌鼠造成布魯斯效應（Bruce effect）¬－懷孕早期的雌鼠暴露於非交配雄鼠的費洛蒙氣味下，所造成的流產情形。雖然目前已知費洛蒙會對神經元新生造成影響，但對於它們是否會影響新細胞的增生、分化或存活則還不清楚。此外，目前也還不清楚是否雌鼠副嗅球內的神經元新生對於費洛蒙記憶形成的重要性。因此，本實驗主要想探討雄性費洛蒙對於雌鼠副嗅球內之神經元新生所造成的影響。根據實驗結果，我們發現雄性費洛蒙可以促進側腦室下區的細胞增生及副嗅球內新細胞的存活，但對於副嗅球內的神經元分化則沒有影響。當有費洛蒙記憶的雌鼠暴露於含有另一雄性費洛蒙環境下時，會降低副嗅球內新細胞的存活率。而此由費洛蒙誘導之神經元新生，可能需經由正腎上腺素調控。由以上結果可知，雄性費洛蒙對雌鼠副嗅球內之神經元新生具有相當重要的角色。Item 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。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 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 HanRab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。Item 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。Item 探討成年嗅球神經元新生在雌鼠生殖行為中所扮演的角色(2015) 蕭昊亮; Hsiao, Hao-Liang在成年哺乳類大腦中，位於側腦室旁的側腦室下區與齒狀迴顆粒細胞下區存在有神經幹細胞。在側腦室下區中的神經幹細胞會產生前驅細胞，其會產生神經母細胞。而在此處產生的神經母細胞會沿著rostral migratory stream 移動到嗅球，分化成成熟的神經元，並加入嗅球原有的神經迴路之中。而齒狀迴顆粒細胞下區所產生的神經母細胞，則會往齒狀迴移動，並在成熟後加入神經迴路之中。嗅球分成主嗅球與副嗅球兩個部分。主嗅球主要負責空氣中一般氣味分子的傳遞；而副嗅球主要與費洛蒙訊息的傳遞有關，並會引起動物的先天行為。在先天行為之中，有一個有趣的現象稱為布魯斯效應。布魯斯效應指的是母鼠在懷孕早期因為接觸到其他非伴侶公鼠的費洛蒙後，重新進入動情週期而導致流產。根據實驗室之前的研究發現：公鼠費洛蒙所引起的成年副嗅球神經元新生會因為接觸到不熟悉的公鼠費洛蒙而減少。因此我們假設：成年副嗅球的神經元新生可能與布魯斯效應有關。為了驗證此假說，我們對帶有Nestin-CreER；R26-loxP-STOP-loxP-DTA 的基因轉殖鼠施打tamoxifen，造成側腦室下區的神經幹細胞的死亡，來專一地抑制嗅球的神經元新生。我們發現在施打tamoxifen 八周後，側腦室下區的神經幹細胞、神經母細胞、正在分裂的細胞與嗅球中新生的神經元皆有明顯的下降。因此之後我們選擇在施打完tamoxifen 後六周的母鼠與公鼠交配，並計算懷孕率。我們發現，這些缺少嗅球神經元新生的老鼠無法成功懷孕。我們的研究顯示嗅球神經元新生對於齧齒類生殖行為是必要的。