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發現神經細胞 DNA 修復調節機制,精神疾病治療新曙光?

活躍星系核_96
・2018/01/26 ・975字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 529 ・七年級
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精神疾病(mental disorders)影響了全世界數百萬人,占醫療支出比重的比例也逐年增加。中央研究院生物醫學科學研究所特聘研究員陳儀莊研究團隊近期發現神經細胞中一種新的 DNA修復調節機制,將有助於瞭解具 DNA修復機制缺陷之疾病,例如精神疾病及神經退化疾病等,並進而發展出更有效的治療方式。本研究成果已於 2018 年 1 月 3 日發表在國際知名期刊《分子精神病學》(Molecular psychiatry)。

一般而言,人體可以自動代謝過多的自由基,並修復被自由基破壞的 DNA,使細胞保持在正常的狀態。然而,目前科學發現,許多精神疾病的神經細胞中都具有自由基過多、以及被破壞的 DNA 無法正常修復的病理特癥。當神經細胞中受損的 DNA 無法正常被修復,便會導致錯誤的傳導,最後造成神經細胞死亡,因此,如何改善神經細胞內有缺陷的 DNA修復機制,便是目前精神疾病研究的重要課題之一。

圖/中研院生醫所提供

本研究發現神經細胞含有一種與 DNA修復調節有關的複合體──TDG複合體。TDG複合體是由 TRAXDISC1GSK3β激酶所組成,過去研究發現 TRAX 和  DISC1 都是與精神疾病相關的蛋白質,而 GSK3β激酶則與調節 DNA 修復機制能力有關。目前常用於躁鬱症、精神分裂症等疾病的藥物「鋰鹽」,即是透過抑制細胞中的 GSK3β激酶,達到減緩精神疾病惡化的效果。

陳儀莊研究團隊所長期關注神經細胞膜上的 A2AR受體,本次的研究也發現,A2AR受體可望成為神經細胞修復的關鍵:活化 A2AR可拆散「TDG複合體」,使其中的 TRAX 進入細胞核,和細胞核內的 ATM蛋白質結合後,增加偵測 DNA 損傷的能力,並且開啟修復 DNA 的機制,進而增進神經細胞在過高氧化壓力下的存活率。

過去幾十年來,學術界對精神疾病的研究已有相當大的進展,但仍有許多部份需要更進一步的研究。本研究所發現的TDG複合體對於具 DNA 修復機制缺陷之疾病提供了新的標靶,期待未來此複合體可以幫助開發精神疾病及神經退化疾病的新型治療方式。

  • 本文編修自中央研究院生物醫學科學研究所新聞稿

注解:

  • 此論文第一作者為中央研究院生物醫學科學研究所與國防醫學院合辦學程之博士班學生簡莛。陳儀莊實驗室的研究是由中研院深耕計畫經費所支持。

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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嗡嗡嗡!無人機也能像蜜蜂一樣授粉
valerie hung
・2017/02/23 ・842字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 477 ・五年級
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  • 圖/Eijiro miyako

當蜜蜂嗡嗡嗡地在花叢間辛勤採蜜時,身上會沾到大量雄蕊(stamens)的花粉,然後在移動間將把花粉傳遞到別朵花的雌蕊(pistils)上,幫植物完成授粉與繁衍後代。

除了自花授粉外,許多有花植物都需要借助風,或是蜜蜂等昆蟲或動物幫忙異花授粉(cross-pollination)。但隨著氣候變遷、農藥與疾病等原因,全球各地傳出蜂群大量減少的情況,連帶讓植物發生沒「蜂」上門光顧與自然授粉,無法結果的「斷後」危機。一旦植物數量減少,就可能會連環衝擊整個生態系統的平衡。

因此現在有科學家想研發可模擬授粉行為的迷你無「蜂」機,如果蜂群數量再減少,至少能有這群微型機器人幫忙分攤工作。

透過底部的馬毛氈黏花粉以達到授粉的微型無人機。圖/Eijiro miyako

日本產業技術總合研究所(AIST)奈米材料研究所(Nanomaterial Research Institute)的化學家都英次郎(Eijiro Miyako)與他的同事設計了一台可遠端操控的小型無人機,寬 4 公分,重僅 15 公克,底部有一塊沾著特殊黏膠的柔軟馬鬃毛,不會傷到花朵本身。

從底下的實驗影片可以看出,無人機快速飛過百合花時,能黏起一朵花的花粉,再撒到另一朵上。都英次郎表示接下來的目標,是設計出能靠著 GPS、高畫素相機與人工智慧,進行自動化授粉的微型無人機,不過想真正在野外或農田看到它們工作的身影,當然要還得等上好一段時間。

也有人覺得「靠無人機彌補蜜蜂工作量」的點子不太實際,因為光是一棵果樹可能就有上千到上萬株花,整座山頭的果園要靠多少無人機才能完成授粉?還不如少灑農藥以保護蜂群、多種可自花授粉的作物或使用能大規模噴灑花粉的機器較實在。

無論如何,還是希望蜜蜂不要真的消失在這個世界上,未來田裡只剩忙碌工作的「機械小蜜蜂」的一天到來啊!

 

原始論文:

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腸胃道微生物可能是引發帕金森氏症的元凶?
valerie hung
・2016/12/05 ・1166字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 588 ・九年級
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過去大家多半以為帕金森氏症(Parkinson’s disease)是發生在腦部的疾病,但現在美國加州的科學家透過動物實驗發現,這些症狀的源頭可能由腸胃道中的微生物所引起?

帕金森氏症是一種突觸核蛋白(synuclein)病變,在帕金森氏症患者腦神經細胞中,某種原因導致 α- 突觸核蛋白物質不正常的折疊且堆積。隨著腦神經元逐漸受損死亡,患者會出現無法控制的顫抖、肌肉僵硬與行動緩慢等幾大症狀。雖然目前有些藥物可以減緩症狀,但隨著病情加重,藥的效果也會逐漸變差。

而科學家發現抗生素療法在老鼠身上,能減少這些物質以及行動遲緩的狀況,然而把帕金森氏症患者的腸胃道細菌移植到老鼠身上,則會讓病症加劇。如果研究的方向正確,將開啟帕金森氏症治療法的全新策略,例如透過某些機制,避免病變擴散到腦部,對人口逐漸高齡化的國家來說都是好消息。

圖片來源:Sampson et al./Cell 2016
圖說:從左至右分別描述一般腸胃道微生物,除掉腸胃道細菌以及老鼠移植了帕金森氏患者的腸胃道細菌後對帕金森氏症的影響變化。圖片來源:加州理工學院研究團隊./Cell 2016

加州理工學院的研究團隊指出:他們先在老鼠的腸胃道中注入突觸核蛋白纖維,三周後,纖維出現在老鼠腦的底部,兩個月後這些纖維已抵達腦中控制行動的部位,老鼠的行動也變得遲緩,與帕金森氏症患者的症狀相似。這份研究先於神經科學 2016 年 11 月的年會上發表,然後刊登在 12 月 1 日的醫學期刊《細胞》(Cell

團隊成員提莫西.桑普森(Timothy R. Sampson)博士表示:「現在我們相當肯定,是腸胃道的細菌掌控了帕金森氏症的症狀。」他們推測是這些微生物釋放出某種化學物質,會過度刺激腦部的免疫細胞,最終導致腦部受損。

其實帕金森氏症是從腦以外的地方轉移過來的想法,也不完全無跡可循。十多年前,就有病理學家同時在確診為帕金森氏症,以及沒有發病但腦中有突觸核蛋白纖維的人的胃中也發現這些奇特的纖維,當時他們推測原因是某種毒素或微生物導致。另外一個線索就是,帕金森氏患者早期常有消化問題(如便祕)以及喪失嗅覺的情況,而胃和鼻子正好是兩個神經細胞都暴露在外的器官--都可能沾染到不知名的感染源。

既然科學家已發現帕金森氏患者腸胃道中的細菌和健康的人不同,研究似乎預言了抗生素或糞便移植(FMT)療法的可能性,但加州理工學院團隊也警告,目前就他們在研究中使用抗生素的方式來看,長期且高強度的抗生菌療法,可能會對人體的免疫與代謝系統造成危害。所以當務之急,還是找出究竟是那一種腸胃道微生物對帕金森氏症有正面影響或是負面影響。

 

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科技基本法修正:科研計畫預算應編列科普經費
廖英凱
・2016/12/29 ・1368字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 511 ・六年級
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2016年12月29日下午,於立法院第9屆第2會期教育及文化委員會第18次全體委員會議中,審議「科學技術基本法部分條文修正草案」。在今天的審議中,除了討論關於開放放寬公立大學教職人員可兼任業界董事等條文,由立法委員黃國書等19人所提案的「科學技術基本法第十三條」的「科普保障入法」相關條文,也在委員會中經過討論後修正通過,於科技基本法中宣示政府在科研經費編列上重視科普規劃的精神,也是科普首次入法的創舉。

科學技術基本法(簡稱:科技基本法)」訂定於民國八十七年,目的在確保提升科學技術以增強國家競爭力的法源依據。時至今日,中研院、國內各公私立大學與工研院等法人的研究經費,均來自此法的規範與保障。

然而,既有科技基本法的設計比較著重於研發層面的保障,雖然該法第22條明訂「為加強國民對科學技術知識之關心與認識,政府應持續推展學校與社會之科學技術教育,以提升國民科學技術之素養。」但實務上,在許多大學與機構中,科學普及或科學教育往往為一獨立部門或計畫,缺乏與科學研究者的密切合作。且仍無法解決縱然台灣的科學科技發展具有一定實力,但一般大眾普遍缺乏科學素養與基礎科學知識,在面對爭議議題及複雜事件時無法以科學作為判斷依據的情形。

而在其他國家,如中國大陸的「中华人民共和国科学技术普及法」,則宣揚科普是全體社會的共同責任,並明訂政府各級機關、學校與科研機構、媒體、企業與基層社團組織,均有發展科普的責任,並給予科普工作,法規與資源上的優惠保障

美國白宮發表的聯邦科學教育計畫中,預計在2017年挹注6300萬美元推動進階非正式科技學習計畫(Advancing Informal STEM Learning);提供美國國家太空總署2500萬美元設計適合各年齡層的科學教育方案;並支持國家海洋和大氣總署(NOAA)推動超過65項公民科學計畫

對此,在本日教育及文化委員會中,立法委員黃國書等19人提出了「科學技術基本法第十三條條文修正草案」,欲修訂科研計畫編列時,應納入科普規劃的法規設計。且針對預算破億的科研計畫,科普經費不得低於千分之五。其精神類似公共藝術經費編列應佔建物經費百分之一的概念。

立法委員黃國書等19人,針對科技基本法第十三條修正提案。
立法委員黃國書等19人,針對科技基本法第十三條修正提案。

最終經委員會審議討論後,決定新增修訂為:「前項基金運用,應編列一定比例之經費推廣科學知識普及化,其執行辦法由中央科技主管機關定之」,相信此法案的修訂,得以保障發展科普的資源,以提升國人科學素養的軟實力。

但除經費保障挹注外,科普的發展仍仰賴全體科學社群的協力,與公私部門合理合適的協作方式。中研院史語所王道還研究員認為:「科普是科學社群承擔社會責任的實踐」。期許本次的修法,能加速科學研究、科學普及與科學素養橫向聯繫的建立。

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廖英凱
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非典型的不務正業者,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。 https://www.ykliao.tw/