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Oxidative stress promotes autophagic cell death in human neuroblastoma cells with ectopic transfer of mitochondrial PPP2R2B (Bβ2)
(2009-12-18) Cheng, Wan-Ting; Guo, Zhi-Xuan; Lin, Chia-An; Lin, Ming-Yi; Tung, Li-Chu; Fang, Kang
Abstract Background The multifunctional protein phosphatase 2A (PP2A) is a heterotrimeric serine/threonine protein phosphatase composed of a scaffolding, catalytic and regulatory subunits. By modifying various downstream signal transducers, the aberrant expression of the brain-targeted regulatory subunit PPP2R2B is associated with the onset of a panel of neuronal disorders. The alternatively splicing of PPP2R2B encodes two regulatory subunit isoforms that determine cellular distribution of the neuron-specific holoenzyme to mitochondria (Bβ2) and cytoplasm (Bβ1), respectively. Results Human neuroblastoma cells were transfected with PPP2R2B constructs encoding the complete sequences of Bβ2 and Bβ1, respectively. The colonies with antibiotic resistance were selected as stable cell lines. Both ectopic Bβ1 and Bβ2 clones exhibited characteristics of autophagy. To test how cells respond to reactive oxygen species generators, the cells were treated with either hydrogen peroxide or t-butyl hydroperoxide and Bβ2 clones induced cell death. Suppression of autophagy using either RNA interference of the essential autophagy gene or pharmacological inhibitor rescued cell death caused by oxidative stress. Conclusions Cells with ectopically expressed mitochondria-targeted regulatory subunit PPP2R2B of the holoenzyme PP2A were shown predisposed to autophagy and oxidative stress induced cell death that is related to apoptosis. The results promised a model for studying the mechanism and function of aberrant PPP2R2B expression in neuronal cells. The work provided a new target for understanding and prevention of neuropathogenesis.
三唑化合物作為自噬促進劑用於疾病治療
(2017) 謝長亨; Hsieh, Chang-Heng
本論文目的是鑑定三唑衍生物潛在用於治療神經退化疾病及非小細肺癌細胞的藥物。多麩醯胺酸造成的神經退化性疾病是因為神經細胞中基因座上出現過度CAG三核甘酸的重複序列所導致的疾病。利用增加細胞自噬清除多麩醯胺酸堆積，是一種可能的方式用來治療多麩醯胺酸相關神經疾病。在第一部分的論文中，利用表現多麩醯胺酸的細胞模式篩選一系列的候選藥物。從一系列三唑衍生物中篩選出化合物的藥物OC-13,它可以透過增強自噬特性，清除外來質體衍生的蛋白質ΔC-TBP-Q79-EGFP或Httex1-Q97-GFP造成多麩醯胺酸堆積，卻不會影響細胞活性。由螢光顯微鏡下觀察，表現擴增多麩醯胺酸的細胞經OC-13處理增加自噬小體，會清除超過５０％的蛋白質堆積。由西方墨點法分析顯示，OC-13促進LC3-I轉換為LC3-II以增進自噬體形成，而自噬抑制劑能阻斷OC-13清除多麩醯胺酸的功能。論文第二部分利用增強細胞自噬主導的第二型計畫性細胞死亡可以用作於癌症的治療。透過細胞活性分析, colony forming assay, Annexin V染色及西方墨點法分析，可以確認另一個三唑衍生物BTO會抑制人類非小細胞肺癌細胞的增生，並能隨著時間及濃度誘導自噬相關蛋白，並且促進凋亡，這都是透過自噬小體增加與溶酶體的形成。利用Annexin V染色及西方墨點法分析可以顯示促進自噬的BTO造成肺癌細胞的凋亡。此外由腫瘤組織的西方墨點分析和螢光顯微鏡中顯示，BTO可以抑制在小鼠模型中異種移植的A549腫瘤生長，並且誘導凋亡和自噬標記物的增生。這兩種三唑衍生物化合物可以是抑制人類疾病的一種潛在治療藥劑。
建立人類非小型細胞肺癌之癌幹細胞對藥物的篩選平台
(2015) 范柏緯; Fan, Po-Wei
本實驗以肺癌類幹細胞為模式研究 teroxirone 與中草藥抑制細胞生長的效果。之前研究已經知道低劑量的 teroxirone 具有抑制人類非小細胞肺癌 (NSCLC) 細胞生長之效果，在這次實驗中利用 BrdU assay 、反轉錄聚合酶連鎖反應、西方墨點法及 TUNEL assay 證實此藥物會藉由引起細胞凋亡而抑制 NSCLC 細胞之癌類幹細胞的生長，並且會抑制幹細胞標記分子的表現。另一部分，已經有報告指出多種中草藥具有抗癌效力，而本實驗篩選出中草藥 A 可以抑制 H1975 (EGFR 雙重突變的肺癌細胞株) 貼附型細胞及癌類幹細胞的生長，利用流式細胞儀、反轉錄聚合酶連鎖反應及西方墨點法證實此中藥會誘使 H1975 細胞凋亡，並且也會抑制幹細胞標記分子的表現。
探討三環藥物Teroxirone及吲哚基喹嚀藥物抑制人類非小細胞肺癌類幹細胞增生的機制
(2016) 倪玉玲; Ni, Yu-Ling
先前研究結果顯示三環衍生物teroxirone (1, 3, 5-triazine-2, 4, 6 (1H, 3H, 5H)-tri-one-1, 3, 5-tri-(oxiranylmethyl))及吲哚基喹嚀藥物EMMQ (3-((7-ethyl-1H-indol-3-yl)-methyl)-2-methylquinoline)具有抑制人類非小細胞肺癌生長的效果，雖然它的反應機制是透過細胞凋亡，然而卻因為殘存的癌幹細胞阻礙了藥物的完整活性。所以本論文的主要目的是想透過肺癌類幹細胞的培養模式探討teroxirone及EMMQ是否能夠根除潛在的肺癌幹細胞。首先須建立無血清以及低貼附性的特殊環境培養出肺癌類幹細胞球再進行後續的實驗。利用BrdU螢光染色和soft agar assay發現teroxirone與EMMQ可以抑制球狀細胞的生長、數量以及形成群落的能力。而以內差法計算soft agar assay的結果顯示，肺癌類幹細胞球所需的IC50遠高於貼附性細胞先前於MTT assay結果中所需的IC50，證明肺癌類幹細胞球確實具有較高的抗藥性。次以反轉錄聚合酶連鎖反應、西方墨點法及免疫螢光染色法證實teroxirone和EMMQ抑制肺癌類幹細胞的自我更新能力相關的幹細胞標誌基因，例如Nanog和ALDH1A1等。此外，TUNEL assay和西方墨點法的結果也顯示，teroxirone及EMMQ會誘發球狀細胞產生凋亡，最後以裸鼠皮下注射之腫瘤異種移植模式探討EMMQ之治療效果。根據論文的結論，teroxirone與EMMQ除了可以抑制貼附性肺癌細胞生長，若能適當地提高濃度也可以藉由細胞凋亡清除肺癌幹細胞。
探討三環藥物Teroxirone抑制肝癌細胞生長的機制
(2016) 王文興; Wang, Wen-Hsing
肝癌在全球癌症致死率排名第二，而肝內轉移途徑是造成肝癌復發與高死亡率的主要原因之一。但肝癌轉移機制仍不清楚。三環氧化物triptolide的衍生物teroxirone為一合成的抗癌試劑，過去研究發現teroxirone會使人類非小細胞肺癌細胞經內源性途徑細胞凋亡。本篇使用常見的肝癌細胞株Huh7 (具有突變p53)、HepG2 (野生型p53)與Hep3B (無p53)進行實驗，實驗顯示teroxirone會使肝癌細胞株Huh7產生外源性途徑細胞凋亡。進一步使用caspase-3抑制劑Z-DEVD-FMK來確認teroxirone所誘導Huh7產生細胞凋亡是否透過外源性途徑，發現細胞在加藥前經過caspase-3抑制劑處理，外源性細胞凋亡相關的蛋白質表現降低。另外，透過傷口癒合檢測 (wound-healing assay)與細胞遷移與侵入實驗 (transwell migration and invasion assay)都顯示藥物濃度低於IC50的teroxirone處理可以抑制Huh7產生細胞遷移與侵入。而利用酶譜分析 (zymography)與西方墨點法 (western blot)之結果可看出在低濃度的teroxirone處理後促進細胞轉移相關的蛋白基因表現皆有受到抑制。此外，證明了teroxirone會去降低Huh7 stem-like cells增生與其幹細胞指標。在動物模式中，異體移植的Huh7腫瘤teroxirone處理，會使腫瘤透過細胞凋亡的方式達到抑制腫瘤生長的目的。結論，teroxirone會透過活化外源性細胞凋亡途徑抑制人類肝癌細胞的生長，且低濃度的藥物處理能抑制肝癌細胞的遷移與轉移。另外，teroxirone能降低肝癌類幹細胞的幹細胞特性，並抑制動物模式中異體移植之腫瘤生長，顯示teroxirone在治療肝癌具有發展潛力。
活化p53調控人類非小型肺癌細胞凋亡的藥物與機制
(2015) 王景平; Wang, Jing-Ping
Part I 本論文發現三環化合物 (Teroxirone) 在低濃度下能抑制人類非小型肺癌細胞 (NSCLC cells) 的增生，不論在體外實驗或體內實驗都能具有顯著的效果。藥物所誘發的p53依賴型的細胞凋亡 (p53-dependent apoptosis) 是經由破壞癌細胞內的DNA結構所引發的，讓癌細胞p53上升，進而活化下游caspase-3，導致最終的細胞凋亡。而caspase-3的抑制劑 (DEVD-CHO) 或是利用 si-RNA p53抑制細胞內的p53，皆能抑制藥物所引發的細胞凋亡現象。另外，此藥物在缺失p53的細胞H1299 cells中，也能引起些微的細胞毒性。在體內實驗中，此藥物對於裸鼠身上的癌細胞也具有顯著抑制生長的功效。進一步發現，此藥物會引發癌細胞內的氧化壓力、產生活性氧化物 (ROS)、讓細胞內的粒腺體外膜崩壞，進而產生p53依賴型的內生性細胞凋亡 (intrinsic apoptosis pathway)。而利用ROS的抑制劑 (NAC) 進行處理後，也會抑制藥物所引發的細胞凋亡現象。由結果顯示，此藥物在低濃度時就能引發癌細胞的細胞凋亡並會顯著抑制癌細胞增生的結果，在未來可以是一個具有潛力治療人類非小型肺癌細胞的藥物。 Part II 玫瑰樹鹼 (Ellipticine) 是一種DNA拓樸異構酶II抑制劑，能夠有效的抑制人類非小型肺癌細胞 (NSCLC cells) 的增生。之前研究指出，此藥物能讓p53及Akt活化且共同轉移至細胞核內，並可藉由磷酸化AktS473去誘導癌細胞產生細胞自噬 (autophagy)，進而引發細胞死亡。另外，此藥物也可抑制能穩定表現p53功能的細胞株 (利用轉殖wild-type p53質體進入原本缺失p53的細胞株 (H1299 cells) 內，並讓其穩定表現 p53功能的細胞株) 的生長。在本研究中，我們進一步發現到，將AktS473的磷酸化位點突變成alanine以及利用shRNA p53去knockdown p53後，皆能抑制玫瑰樹鹼對於p53和Akt的活化以及轉移至細胞核內的程度，也能同時減少細胞凋亡的產生。因此，p53能夠讓此誘導細胞凋亡，並且能協助磷酸化AktS473進入細胞核內，進而引發細胞自噬作用，導致細胞死亡。本研究指出，玫瑰樹鹼能活化p53及磷酸化AktS473，並藉由這兩者間的協同作用去抑制癌細胞的生長。對於原本只有DNA拓樸異構酶II抑制功能的藥物，能提供另一個治療癌症抑制的新思維。
消除人類癌腫瘤幹細胞的藥物
(2017) 金承勳; Seung-Hun Kim
第一部分: 利用鴉膽子水溶液萃取物清除突變上皮細胞生長因子接受體人類肺癌細胞中文摘要從古以來，傳統草藥已經被大部分的中國人作為常用藥物，也是東方國家廣泛接受的藥物。非小細胞肺癌是最常見的肺癌類型，早期很難被診斷出。突變的表皮生長因子受體已經成為新型抗癌治療的分子標靶。本論文所使用鴉膽子水溶液萃取物有效地減弱了在非小細胞肺癌具有突變EGFR L858R/T790M的生長。癌幹細胞具有抗藥性，轉移和癌症復發，並且可以影響腫瘤治療的發展。重要的是，抗藥性使腫瘤更惡化。本論文也探討了鴉膽子水溶液萃取物對非小細胞肺癌的癌幹細胞的療效與反應機制。鴉膽子水溶液提取物是具可以成為非小細胞肺癌放射性治療有潛力的藥物。第二部分: 發展teroxirone成為有效治療肝癌細胞的藥物中文摘要 Teroxirone (1,3,5-tris((oxiran-2-yl)methyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione)是三環氧化物抗腫瘤劑，此研究目的是確定teroxirone如何調控與凋亡相關的細胞死亡。利用MTT檢測三種肝細胞癌細胞系：Huh7（突變體p53），HepG2（野生型p53）和Hep3B（p53-缺失型） assay(細胞存活檢測) 細胞存活率，利用流式細胞儀及西方點墨法觀察凋亡所導致的細胞死亡。本研究發現在Huh7 細胞所引起凋亡的細胞死亡是透過外在途徑。Teroxirone 可以誘導從Huh7腫瘤球體所純化出來的腫瘤幹細胞的凋亡並抑制Huh7腫瘤球體幹細胞特性。
透過活化p53引起人類非小細胞肺癌與肝癌細胞凋亡的吲哚喹嚀基藥物與其作用機制的探討
(2016) 劉俊彥; Liu, Chun-Yen
肺癌是全世界癌症中死亡率第一的癌症。非小型細胞肺癌（NSCLC）佔肺癌病患的比例約75％至80％。化療所造成的副作用與抗藥性在肺癌治療中是有待處理的棘手問題。因此發展出新的抗癌藥物對肺癌的病患是有必要的。此篇論文旨在篩選可抑制肺癌細胞生長新穎的合成化合物。透過MTT的分析方式鑑定EMMQ對非小型肺癌細胞的IC50的濃度。數據顯示低濃度的EMMQ即可減少A549和H460此兩種非小型肺癌細胞的生長速率。研究也證明，EMMQ可誘導具有正常p53基因的非小細胞肺癌的細胞凋亡，而且該藥物對p53-null的非小細胞肺癌則無明顯的效果。研究顯示EMMQ會誘導細胞DNA損傷，活化p53蛋白，干擾粒線體的膜電位而釋放細胞色素c，造成Bcl-2的下降，活化caspase-3，讓PARP裂解而造成的內生性細胞凋亡。活體的實驗證明，EMMQ可以抑制裸鼠異種移植腫瘤的生長。最後，此研究證實EMMQ可在低濃度時活化非小細胞肺癌細胞的p53而造成細胞凋亡。此外，本研究還發現EMMQ可抑制具有正常 p53基因之非小細胞肺癌細胞的細胞轉移。因此本論文的數據顯示EMMQ可能成為一種新穎且有潛力的人類肺癌治療藥物。肝癌是世界排名第五大常見的癌症。臨床顯示治療這些肝癌腫瘤中的重要的限制是治療過程中化療藥物長久投藥後的失效且肝癌對這些藥物產生抗藥性的問題。因此，開發肝癌治療中所產生化療失效與抗藥性的抗癌藥物是迫切需要的。之前我們已經確認EMMQ於肺癌細胞與活體的模式中是有效治療的效果。在此研究中證明EMMQ可抑制肝癌細胞的細胞生長進而誘導細胞凋亡。 EMMQ誘導的細胞凋亡為wild type p53的肝細胞癌（HCC）細胞，但是對mutant p53和p53-null細胞不敏感。數據顯示此化合物以內源性的途徑方式誘導細胞死亡。研究證明了EMMQ通過兩個主要途徑誘導細胞凋亡。此化合物使HepG2細胞的DNA損傷進而活化p53和γ-H2AX，降低cyclin D1和CDK 2的表現，導致細胞週期於G1期停滯。其次，此化合物使腫瘤抑制基因p53活化，干擾粒線體膜電位，使得ROS產生，Akt與 Bcl-2表現降低，Bax和細胞色素c的釋放，讓caspase-3和PARP裂解。細胞實驗的結果證明，在肝癌的治療上，EMMQ是一個有潛力的抗癌藥物。
開發人類肝癌類幹細胞凋亡之中草藥
(2016) 陳建合; Chen, Jian-He
中草藥是一個主要天然的資源，在癌症的治療上已被廣為人所知。它的優點包括低副作用、血管新生及轉移的抑制作用。肝細胞癌，在東南亞是一個常見的人類惡性腫瘤，它們對於治療產生的抗性與其幹細胞特性緊密相關。也因肝癌幹細胞具有自我更新及轉移的能力，可針對這些標的發展出有效的癌症治療。在本篇研究中，為了評估藥物的效力，使用鴨膽子的水溶液萃取物作用於三株肝癌細胞株，分別是HepG2, Huh7與Hep3B細胞。MTT試驗和流式細胞儀分析結果顯示萃取物會引起Hep3B細胞的sub-G1細胞總數表現且隨劑量增加有效抑制其生長。然而HepG2和Huh7細胞對於這處理較不敏感。西方墨點法證明了鴨膽子引起Hep3B細胞的凋亡之機制。再者，我們更進一步證實鴨膽子降低Hep3B spheroids自我更新能力，且能夠有效抑制幹細胞標記物。此外，水萃取物經由標的表皮生長因子受體而提升Hep3B spheroids細胞的凋亡，而自我更新能力的降低與幹細胞的凋亡有關。由這些結果證明鴨膽子水溶液萃取物可分別引發monolayer及spheroid的Hep3B細胞凋亡，這樣子的結果為肝癌的治療提供一種低劑量中藥的治療方式。