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真.補師公會直擊!iPSC誘導型多潛能幹細胞核心實驗室

研之有物│中央研究院_96
・2018/01/01 ・2979字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

 編按:作為直屬於總統府的學術研究單位,中研院每年都會舉辦一次開放參觀活動,邀請大小朋友來親眼看看實驗室、聽講座、和研究員聊聊天。科學研究需要大眾的了解與支持,頂尖的研究更不例外。
2017 年的開放日包括了超過 300 場的人文、科普活動讓科學初心者刷經驗值,快來和我們一起看看有哪些精采的參觀內容吧!

在電玩遊戲裡,刷副本會帶著補師,放技能幫團員補血回魔、甚至復甦生命。但真實世界有可能修復受傷的組織器官嗎?這題的解答,就藏在由中研院生醫所謝清河研究員帶領的「誘導型多潛能幹細胞(Induced Pluripotent Stem Cells, 簡稱 iPSC)核心實驗室」。

院區開放參觀這天,初心者透過顯微鏡觀察已經被培養好的「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」。攝影/張語辰。

真實世界的補師:誘導型多潛能幹細胞

無論是帥到分手的周湯豪,或是國民老婆新垣結衣,人體都是從一個小小的受精卵,長成現在所看到的頭、身體、四肢。受精卵怎麼這麼狂?因為受精卵是可以變成身體各種細胞的「全能性幹細胞」。

但受精卵的全能性,會隨著細胞分裂的過程逐漸喪失。

受精卵經過兩次分裂形成四個細胞時,每個細胞都具有成為一個個體的能力;相對的,隨著細胞分裂次數增加,各個細胞的能力逐漸受限,進而剩下專化(分化)為特定細胞的能力,如專化為心臟的心肌細胞、腦的神經細胞等。

然而,部分成熟的組織器官,例如神經細胞,就像回不去的瑞凡,失去了自我更新、或是分化的能力,因此一但受傷就無法自我增生細胞治癒。這個窮途末路,直到 2006 年日本京都大學山中伸彌教授團隊的研究發現,而峰迴路轉。

山中伸彌團隊發現,將四個基因表現到小鼠的皮膚纖維母細胞後,可以讓皮膚纖維母細胞重編程 (reprogramming) 為「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」,而 iPSC 具有分化為身體各種細胞的多能性。圖/陳彥榮 @多能性幹細胞。圖說重製/張語辰。

山中教授找到 24 個對胚胎幹細胞十分重要的基因,經過逐一驗證後發現當把其中四個基因(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc)送入小鼠的皮膚細胞,能產生多潛能幹細胞,而這種革命性多潛能幹細胞被命名為「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」。 iPSC 的發現顛覆過去幹細胞領域,使研究人員能夠在實驗室內藉由基因操作成人或小孩的細胞,進而實現了細胞的「返老還童」。

顯微鏡下的 iPSC 。小鼠胚胎纖維母細胞的功能是為了提供 iPSC 所需的生長環境 ,維持 iPSC 的不分化狀態。圖/誘導型多潛能幹細胞 (iPSC) 核心實驗室

iPSC 就像是電玩副本打王之後,打開黃金寶箱拿到的黃金鑰匙,開啟了「再生醫學」這個新天地的大門。受傷時無法自我更新的神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等等,現在有了重新被療癒的機會。

iPSC 技術的發展提供了一個平台,讓科學家能從患者身上製造出 iPSC ,應用於疾病生成研究或藥物開發測試使用。

iPSC 如何被發現與應用,就由中研院生醫所的 iPSC 核心實驗室黃瀞瑩博士來解說。攝影/張語辰

黃瀞瑩博士比喻,我們體內的神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等等,若生病受傷了就像枯萎掉落的樹葉。但藉由 iPSC 的技術,可以將快枯萎的樹葉(已分化體細胞)重新回春變成像小樹苗階段、進而長大開枝散葉。小樹苗長成不同分支的枝葉,就像是 iPSC 可分化成神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等不同胚層細胞。

這對人們有什麼幫助?黃瀞瑩博士舉例:「研究帕金森氏症的醫療團隊,會取病人的血液細胞,讓我們培養成 iPSC,醫療團隊就能拿回去分化成神經細胞,進行疾病生成研究。由於這些神經細胞帶有帕金森氏症病人特定基因突變點,因此,研究者就能進一步利用患者 iPSC 分化出的神經細胞,進一步了解是哪些基因調控造成帕金森氏症、或進行新的藥物篩選。」

患者 iPSC 所轉化出的體細胞,除了可用來探討疾病成因外,也能用來進行藥物開發或毒理試驗。以後不用再從病人身上反覆取得檢體,就能進行測試。

過去,有些化療藥物的副作用會造成心臟毒性,引發心衰竭,但心肌細胞要從病患身上取得較為困難。因此,謝清河研究員團隊,藉由抽取病人的血液產製出患者的 iPSC ,再將 iPSC 分化為心肌細胞。這些心肌細胞將可在體外用於藥物篩選或毒性測試,找出最適合的用藥組合,達到個人化醫療效果。

iPSC 分化出的心肌細胞,在顯微鏡下甚至會跳動!讓當天參觀實驗室的初心者都看呆了,按下影片播放鍵你也能親眼瞧瞧:

院區開放參觀,還有哪些好玩的任務?

走出誘導型多潛能幹細胞核心實驗室後,在路上攔截到三名青春洋溢的初心者,來自國立臺灣師範大學。參觀完中研院植物暨微生物學研究所,手上捧著戰利品「嬰兒的眼淚」盆栽,準備帶回宿舍照顧。

同學們手中的「嬰兒的眼淚」,枝葉小巧可愛、柔軟下垂,是容易照顧的觀葉植物。攝影/張語辰。

臺師大同學們表示,因為學校寄公告才知道中研院有開放參觀的活動,所以約了朋友一起來。但沒想到現場那麼多人,買食物也需要排隊。若之後中研院和學校發佈消息時,建議提醒參加者記得自備食物。

沿著中研院區的四分溪再往前走,看到讓許多家長會嚇到吃手手的一幕:怎麼有小妹妹在鋸木頭!家長請別擔心,這位來自桃園中山國小童軍團的妹妹,在中研院生態志工隊的指導下,正在體驗如何維護生態環境。

體驗鋸掉森林斷木的孩子,表現出認真堅毅的一面。攝影/張語辰

中研院的森林生態研究園區登山步道,經過颱風襲捲後偶爾會有一些斷木,這時生態志工就會帶著工具前往鋸木、維護森林生態步道。而院區開放這天的生態展覽與闖關遊戲,不只是問答發獎品,而是真的將斷木帶到活動現場,讓小朋友也能親身體驗,打破水泥叢林的保護,展現自然的初心。

桃園中山國小童軍團的妹妹們,用可愛的童音聊著今天參觀了哪些活動:彈烏克麗麗;用樹枝磨成粉、加水彩繪在臉上;寫甲骨文。「還有看到很多骷髏頭,一開始覺得有點恐怖,但看久就還好……骷髏頭的下巴掉了,看起來平平的……」妹妹比手畫腳地描述中研院歷史文物陳列館裡的考古館藏。

帶領童軍團的老師提到,由於最小的團員只有 2 歲,因此參觀行程都選擇小朋友也能體驗、覺得好玩的,沒有聽太專業的演講。因擔心參觀人數過多,也事先預訂了中午的便當。距離院區開放結束只剩半小時,被問到參觀有什麼心得,童軍團妹妹捧著臉害羞地說:「想在這裡玩更多地方」。

謝謝各位初心者在院區開放這天,為總是嚴肅的中研院區,帶來許多提問與笑聲!攝影/張語辰

延伸閱讀

CC 4.0

本著作由研之有物製作,以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位


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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook


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今年夏天絕不能錯過——「搞笑諾貝爾獎世界展」首度登台!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/05/17 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你一定知道諾貝爾獎,但你知道世界上竟然還有搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)嗎?搞笑諾貝爾獎是對諾貝爾獎的有趣模仿,甚至還會邀請真正的諾貝爾獎得主來參加!

搞笑諾貝爾獎由美國的科學雜誌《不可思議研究年報》的主編馬克·亞伯拉罕斯發起,每一屆都號稱「第一屆」,每次都會頒發十座獎盃給各領域中「無法被複製」或「荒唐到不應該再來一次」的研究者,頒獎要旨是希望讓大家能夠"先大笑,再思考"。臺灣也有多位學者共襄盛舉,並曾六度獲獎,臺灣立法院更曾拿下和平獎,其中原因竟然是因為他們以打架替代戰爭!典禮現場更是充滿歡笑,讓人佩服科學家怎麼一本搞笑做研究!

搞笑諾貝爾獎頒獎現場超搞怪!

  • 量身打造獎盃,每年都以當年獲獎的研究為靈感,製作不同主題的獎盃!
  • 不值錢獎金,得獎者會獲得比壁紙還不值錢的高額辛巴威幣作為獎金。
  • 甜便便小姐,得獎者只有 60 秒的時間能發表感言,只要一超時,年幼的「甜便便小姐」就會大叫:「請停下來吧!煩死人了!」直到得獎者下台。
  • 全場亂飛的紙飛機,頒獎典禮中會安排一名背著一個紅色靶心的人,讓台下觀眾將手中紙飛機射向台上的靶心。
2009 年的得獎者們。

今年夏天搞笑諾貝爾獎世界展將首次登台!廢到笑的研究與發人省思的成果,一次集結歷屆讓人目瞪口呆的得獎研究及五大互動體驗,讓你一本正經的捧腹大笑!展區內充滿更多腦洞無極限的幽默科學得獎,一定要揪朋友一起來漲知識。

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ㄎㄧㄤ到爆獎項搶先看

搞笑諾貝爾獎世界展將集結眾多搞笑諾貝爾獎的獲獎研究,其中有許多讓人會心一笑的內容,像是鴿子也懂藝術?日本學者就曾做過實驗,證明鴿子可以分得出畢卡索和莫內的畫;在野外遇到熊怎麼辦?只要穿上防熊裝就不用怕;指甲刮黑板的聲音經研究證實為世界上最讓人痛苦的聲音!

曾有科學家發明出可迅速變身防毒口罩的胸罩,並成功獲得搞笑諾貝爾獎的公共衛生獎,其發明聽起來很荒謬,但背後原因是胸罩是會隨身穿戴的物品,能夠在緊急時刻變成防毒口罩保護他人,符合了搞笑諾貝爾獎頒獎要旨「先大笑,再思考」,另外還曾有一年的「獸醫學獎」頒給發現幫乳牛取名字,就能夠增加產乳量的專家學者!以及最經典的貓貓是液體嗎?也都存在於搞笑諾貝爾獎的得獎研究裡!

  1. 鴿子也懂藝術?|連鴿子都分得出畢卡索和莫內的畫!
  2. 野外遇到熊了怎麼辦?|穿上防熊裝,再也不怕!
  3. 動物也吃重口味!?|綠頭鴨也有戀屍癖!?
  4. 用「屁」交流!|看看鲱魚怎麼用放「屁」溝通!
  5. 逃跑鬧鐘|還想賴床按鬧鐘嗎?鬧鐘本人跑起來給你追!
  6. 最討厭的聲音!|指甲刮黑板太邪惡了!
  7. 如何增加乳牛的產乳量?|不妨給牠取個名字吧!
  8. 胸罩變口罩|在突發的緊急狀況時胸罩變防護口罩!?  
  9. 恐龍走路長甚麼樣子?|在雞的屁股裝上一根棒子就知道!
  10. 貓是液體嗎?|喵星人的貓體力學大解密!

五大互動體驗,只有實驗了才知道

展區現場將規劃五種關於搞笑諾貝爾獎得獎研究的實際互動體驗,讓你能夠化身為小小研究學者,一起來實際試試看、探討世界上經典的搞笑研究!

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 圖/歷屆得獎者授獎畫面
圖/日本展出現場照

展覽資訊

  • 展覽名稱:搞笑諾貝爾獎世界展
  • 展覽日期:2022 年 6 月 25 日(六)至 2022 年 9 月 11 日(日)
  • 展覽地點:國立臺灣科學教育館 七樓南側特展區(臺北市士林區士商路 189 號)
  • 展覽時間:平日9:00-17:00/週末、國定假日、暑假 9:00-18:00
    (閉展前 30 分鐘停止售票及入場)
  • 休展日:6/27(一)、9/5(一)
  • 主辦單位:寬宏藝術經紀股份有限公司、三貝多股份有限公司
  • 企劃單位:株式会社ドリームスタジオ(Dream Studio Company)
  • 授權單位:IMPROBABLE RESEARCH, INC.

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