系所發展

(一) 遺傳疾病的檢查與致病機制的探討

1. 細胞遺傳學與分子細胞遺傳方面：有些遺傳疾病和癌症是由於染色體異常所造成，李宣佑教授已有多篇論文研究報導先天染色體異常與智障及自閉症的關係；李月君副教授及林齊強兼任教授在近年也建立了FISH (fluorescence in situ hybridization)和SKY (Spectral karyotyping)的技術，可用於基因快速定位於染色體，癌症細胞遺傳學的研究並提供更正確且靈敏之臨床遺傳診斷，更進一步開拓基礎染色體生物學之研究領域。這方面的技術推展、相關的臨床應用及基礎研究，目前已有結果發表 。

2. 分子遺傳學方面：本系分子遺傳室對於遺傳疾病的檢查方法及病因探討已有深厚基礎，且已發表多篇論文，尤其對三聯核?酸的重覆序列疾病(triplet repeat disease)的研究，此類病因是因CGG、CAG或CTG序列的擴增而致病，目前已知至少十二種疾病是屬於此類突變，如易脆X染色體徵候群(Fragile X syndrome)、強直型肌肉萎縮症(Myotonic dystrophy, DM)，小腦脊髓運動失調症(Spinocerebellar ataxia SCA，有17種亞型)，亨氏舞蹈症 (Huntington's disease, HD)，脊髓延髓肌肉萎縮症(Spinal and bulbar muscular atrophy, SBMA)、齒狀紅核蒼白萎縮症(Dentatorubral and pallidoluysian atrophy, DRPLA)、Friedreich失調症等及聽障基因之研究，本系有五位老師參與此項研究，目前對這些遺傳疾病也配合系上其他老師的專長，分別從發育生物學、細胞生物學和分子生物學等角度切入，做更深入的研究，期能全面性的了解這些疾病的致病機轉，進一步了解細胞內的功能運作。

(二) 基因轉殖動物模式研究

1.以基因轉殖線蟲(C. elegans)模式來研究三聯核?酸重複序列疾病之致病機制。

2.以基因轉殖鼠(transgenic mice)模式來模擬人類遺傳疾病並研究其致病機制及治療途徑。

3.以斑馬魚(zebrafish)為模式利用基因轉殖及knock down方式，研究基因在脊椎動物發育調節的機制。

目前含不同長度的CTG或CAG重複序列基因轉殖模式已在線蟲和小鼠建立。這些動物模式提供很好的基礎來篩檢下游參與的可能基因，期能結合目前已有的遺傳疾病之研究，作更深入的探討。在線蟲中利用RNA interference 方式，可以快速的探討相關基因的生物功能。此外對於基礎的生物發育機制，我們也已建立簡單的模式動物，斑馬魚，對於調控細胞的增殖、分化及凋亡等分子機制，在活體內進行研究。

(三) 染色體的結構及功能之研究

染色體結構的異常往往和有些遺傳疾病和癌症的發生有密切關係；而且結構中著絲點的功能和細胞正常的有絲分裂或減數分裂有相當大的關聯性。還有哺乳類染色體仍有許多基本問題尚待解答，如有些哺乳類動物雖然血緣相近但其染色體核型差異卻相當大。因此擬研究哺乳類染色體構造及功能，其研究重點包括以下幾點：

1. 哺乳類染色體上著絲點的本質、組成、構造及功能的探討。

2. 研究哺乳類動物染色體構造之演化。

3. 建構人類人造染色體(Human artificial chromosome HAC)以改進現今以病毒為載體的基因治療的缺點。

(四) 蛋白體研究

近年來對人類基因體解密後蛋白體之研究成為重要課題。本系已建立良好之蛋白質二維膠體電泳及相關分析系統，主要相關研究方向包含：

1. 蛋白質轉譯後修飾：李娟老師實驗室過去已對淋巴母細胞蛋白質精胺酸甲基化進行研究；為更了解整體細胞內甲基接受蛋白之分布，李娟老師也已利用此系統對此進行探討。因為許多自體免疫抗原為精胺酸甲基接受蛋白，未來也將和免疫所蔡嘉哲老師合作，以蛋白體研究法整體探討精胺酸甲基化和自體免疫疾病關係。

2. 對若干疾病之正常異常組織或細胞中差異表現之蛋白質作整體性的研究：包含李娟老師對巨腸症，以期對相關機制作全面性的探討。

3. 林庭慧老師將針對癌症細胞內差異表現之蛋白質作整體性之研究，並進一步對這些蛋白質參與之訊息傳遞路逕相關機制作全面性的探討。

(五) 環境毒物的分析鑑定及毒性機制探討

1. 余豐益老師針對食品、飲水和農作物中致癌物質，天然毒素和人工合成的藥物產生單株和多株抗體以期建立酵素免疫分析法，並且輔佐以高壓液相層析等化學分析法來檢測追蹤毒物的含量和分佈。

2. 劉秉慧老師從事致癌真菌毒素在真菌體內的生化合成途徑中，調節性蛋白質與酵素的作用機制之研究。

3. 劉秉慧老師亦探討環境毒物對於標的細胞株的細胞毒性、免疫毒性以及基因毒性；目前以污染食品和飲水的致癌黴菌毒素與藍綠藻毒素為研究方向。

(六) 神經傳導機制的研究

楊琇雯老師利用免疫細胞化學染色(immunocytochemistry)、細胞內染液注射(intracellular dye injection)、正向神經路徑追蹤(anterograde tracing)、逆向神經路徑追蹤(retrograde tracing)、電子顯微鏡技術(electron microscopy)、細胞外記錄(extracellular recording)、whole cell recording、腦薄片製備及西方墨點法等技術，來探討中樞神經系統(central nervous system)的突觸傳導(synaptic transmission)機制。包括可能參與的神經傳導物質(neurotransmitter)種類以及其受器(receptor)功能，並探討可以調節控制突觸傳導的因子。希望藉由分析了解基本的神經傳導原理，進而了解中樞神經系統的運作方式。諸如：學習與記憶等功能的形式，以及一些中樞神經系統方面的疾病形成的機制，如癲癇(epilepsy)等。目前以三叉神經運動系統(trigeminal motor system)，海馬迴(hippocampus)及梨狀皮層(piriform cortex)作為研究的重點。

(七) DNA 傷害修補與人類健康關係之研究

細胞內遺傳物質的改變是癌生成非常重要的一種病因，而細胞內DNA傷害程度的增加及DNA修補能力的降低是一可能的分子機轉。因此，確認致癌因子在哺乳動物造成遺傳毒性之分子機制，將有助於建立DNA傷害修補在癌症生成過程中所扮演之角色，並提供未來癌症治療之參考。王祖興老師過去以三價無機砷為致癌危險因子，探討它在哺乳動物細胞造成遺傳毒性之分子機制，利用多種DNA傷害分析技術，成功的確認三價無機砷在細胞中是以造成DNA氮基修飾及DNA交連為主要傷害型態，參與傷害可能的因子包含氧化/抗氧化系統(活性含氧物種活性含氮氧物HOCl)及鈣/銅離子控制失衡。未來研究將著重(1)定位三價砷產生DNA傷害源之產生場所或胞器，(2)確認三價砷造在細胞內造成DNA傷害是否有序列或基因專一性，(3)開發蛋白質氧化及硝化修飾之新指標，進而了解三價砷在細胞造成毒性之早期效應，(4)應用DNA傷害修補技術到三聯核?酸擴增遺傳疾病之DNA變異機制探討。

DNA傷害修補能力的維持或小程度的增強對身體健康的維護可能有意義，因此，除致癌危險因子在細胞內遺傳毒性機制的基礎研究外，王祖興老師也與本校營養科學研究所李宗貴教授及陳暉雯教授合作，進行食品提取物質對降低氧化傷害造成DNA傷害程度及提升DNA修補能力進行篩選評估，期望能開發出對身體DNA修補能力有適當提升之保健食品，並找出該提取物質在細胞級真正調節之DNA修補基因及蛋白質。

(八) 訊息傳導學之教學與研究

本系由林庭慧老師負責訊息傳導學特論及專題討論之教學。在研究方面，對於瞭解腎臟細胞內，環腺?酸、鈣離子、一氧化氮之間如何傳遞訊息及調控，進而影響腎臟細胞生理功能，是研究重點之一。此外，結合本系已建立良好之蛋白質二維膠體電泳系統，針對腎臟細胞及癌症細胞經過不同藥物處理之後，差異表現之蛋白質作整體性之研究，並進一步對這些蛋白質參與之訊息傳遞路徑相關機制作全面性的探討。

(九) 小分子G蛋白對囊泡分泌的控制機制

目前已知小分子G蛋白可能參與突觸囊泡的形成、分泌、與回收的蛋白質，但對於其作用的時間與位置缺乏直接的證據，以致無法了解切確的分子機制。嘗試提供更直接的證據，來了解突觸囊泡的形成、分泌、與回收的分子機制。

1. 利用螢光融合蛋白質追蹤蛋白質的作用位置與時間。

2. 利用螢光能量轉移與免疫沉降來了解蛋白質交互作用的時間與位置。

3. 利用突變蛋白來了解蛋白質分布與蛋白質交互作用的生理意義。

(十) 遺傳性疾病表達之離子管道(ion channel)缺陷的功能性研究

利用電生理學之電流測量技術來研究遺傳性疾病管道蛋白功能性表達異常之研究。此部份透過系內老師共同合作的方式，其研究主題共分兩類：

1. 聽障基因KCNQ4表達異常之研究，以蛙卵母細胞為表達的主要細胞(基因工程部分由李宣佑院長實驗室負責，電流表達測量由林明忠老師負責)；已知聽覺得傳訊過程從聲波將機械能傳至毛細胞轉化為電位變化，毛細胞再將此訊息傳往耳蝸神經節以及大腦神經聽神經核分析此訊息，此傳訊過程中耳蝸神經節是第一個延遲神經元(relay neuron)。因此耳蝸毛細胞及神經節上的鈣離子管道對聽覺的傳訊過程中神經傳訊物質的釋放控制扮演著重要的角色。由於過去對於聽神經傳訊過程以及遺傳性聽障者一些離子管道所扮演的功能角色並不是很清楚，因此主要在這方面研究的方向有兩點：
(1) 耳蝸毛細胞及神經節上的鈣離子管道的研究與探討；
(2) 將分離出台灣聽障者的基因並表現在爪蟾卵母細胞以研究其離子管道功能性的表現是否有缺失。此計畫的進行及完成有助於填補聽神經傳訊過程中未知的環節。

2. 神經肌肉遺傳性變異管道功能表現異常之研究，不同長度的CTG或CAG重複序列基因轉殖模式已在線蟲和小鼠建立(此部分基因工程及基因轉殖由蕭光明老師與潘惠錦老師負責)，並測量其基因轉殖後電流之變化之差異 (此部份由林明忠老師負責)，線蟲的動物模式可測量其咽喉肌電圖評估其骨骼肌功能是否有顯著不同，小鼠的動物模式測量其橫膈肌或Soleus muscle其動作電位或氯離子管道傳導度以評估其功能之變化。

(十一) 細胞分裂週期與訊息傳導路徑的調控

1. 以酵母菌(budding yeast 和fission yeast)和哺乳動物細胞為主要研究模式生物來探討真核生物之基因及其產物的網絡如何緊密協調交互作用形成內在控制而維持正常的生理功能 — 以細胞分裂週期，尤其以(a) G1到S的控制為主要研究對象。(b)當內在控制受外在環境壓力(stress)影響時真核生物如何透過訊息傳導路徑中的(Stress-activated protein kinase, SAPK pathway)由細胞膜上分子經細胞質內分子藉蛋白質修飾影響其他蛋白質分子及細胞核內基因表現調節基因及其產物在網絡中的互動而調整如細胞分裂週期的生理功能。

2. 以重要致病真核生物，如Candida albicans為模式探討細胞分裂週期及SAPK或其他訊息傳導路徑關鍵基因及其產物如何影響其二型化(dimorphism)的產生從而開發具有專一性控制C. albicans生長的藥物。以此研究為基礎發展抗其他致病真核生物或其他病變如癌症的藥物。

(十二) 人工轉錄基因調控

利用分子結構和分子演化資訊以DNA結合蛋白質 — 鋅指蛋白質(zinc finger)為模式結合酵母菌探討鋅指蛋白質為基礎的人造轉錄因子如何在真核生物體內以對核酸序列專一來調控基因表達進而影響正常生理功能。以上述為基礎發展人造轉錄因子藉其促進及抑制基因表現的能力用來抑制致病微生物的繁殖，阻斷癌細胞的增生及促進有用蛋白質的生產。

(十三) 生物資訊與生物醫學

1. 利用現有的人類染色體DNA序列資料庫、人類mRNA序列資料庫及人類EST序列資料庫，以生物資訊的方法與技術進行序列比對分析，從分析的結果中建立人類mRNA基因的起動子(promoter)資料庫，以及每一 基因之表現型態 (例如：發育過程的那個階段、何種細胞、組織中有表現等)。

2. 以生物資訊的方法探討基因家族、蛋白質家族之功能與演化關係，輔助蛋白質工程之進展。

3. 跨多重生物資料庫之資料探勘，建立生物醫學之數位化學習平台。