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Item 1. 抑制肺癌腫瘤細胞增生的新穎小分子藥物篩選及其反應機制2. 玫瑰樹鹼對肺癌細胞誘導Akt及p53核移動及生長抑制(2012) 游雅竹; Ya Chu Yu1.本論文使用肺癌細胞株為模式，自42個化學合成有機小分子，利用細胞生長速率測試 (MTT assay)，篩選出在低濃度下可以降低細胞生長速率之藥物。其中oxazoline衍生物MZ-01-059能夠有效在5 μM下降低A549細胞的生長速率。次由細胞群落分析證實MZ-01-059可以抑制癌細胞的增生。為了確認非小細胞肺癌的生長率下降是否與細胞凋亡相關，實驗再利用propidium iodide染色後DNA，進行後流式細胞分析，觀察細胞週期變化。實驗結果顯示MZ-01-059會讓具有野生型p53之細胞株A549及H460產生細胞凋亡。其中以H460細胞株較為顯著；但對不具有p53之H1299細胞，則會停滯在S及G2/M週期。另由二維流式細胞儀分析結果，確立H460肺癌細胞主要是以晚期細胞凋亡 (late apoptosis) 方式降低細胞存活率。由西方轉漬法鑑定與細胞凋亡相關的蛋白，發現MZ-01-059處理後細胞，會活化腫瘤抑制基因p53，此外也會使pro-caspase-3以及poly ADP ribose polymerase切割；而LC3-II (microtubule-associated protein 1 light chain 3) 在A549及H1299細胞株會增加，因此推斷這兩種細胞是先以細胞自噬保護細胞，再產生細胞凋亡，證實這個藥物所引發細胞凋亡與細胞自噬相關。本論文結果也顯示MZ-01-059能夠在低濃度下誘導活化在非小細胞肺癌引發不同程度的細胞凋亡，且與p53活化有關。 2.拓樸異構酶II抑制劑玫瑰樹鹼 (ellipticine) 為具有抑制癌細胞生長的抗癌藥物，本實驗室過去研究指出藥物可經由活化p53，使人類非小細胞肺癌A549細胞株凋亡。本論文持續探討細胞生長因子Akt對於p53進入細胞核的影響，研究使用轉殖p53質體至H1299的穩定細胞株 (HW16)。但當加入外源Akt會增加ellipticine對細胞生長的抑制效應，並讓sub G1週期細胞數目上升，而Akt及p53會被共同誘導移入細胞核內，DNA修補酶PARP也受到剪切。但將AktS473位點突變後，誘導產生的細胞凋亡會被抑制；而AktT308位點突變後抑制能力則較不明顯。Ellipticine所引發的細胞凋亡也與細胞自噬的形成有關，加入Akt後細胞內LC3-I轉換成LC3-II的比例增加，但當AktS473位點突變後，所誘導的細胞自噬也會降低。因此本研究顯示ellipticine所誘導產生的細胞凋亡是與Akt及p53移動至細胞核及細胞自噬形成有關，且AktS473位點的磷酸化對於藥物引發的細胞凋亡具有重要性。Item 1. 探討夏枯草抑制非小細胞肺癌細胞轉移機制 2.篩選以細胞自噬去除神經細胞堆積多麩胺酸的小分子新穎化合物(2012) 黃中岳; CHUNG-YUEH HUANG1. 癌症是由於體細胞複製脫離正常的調控而不斷快速複製異常細胞的現象。異常增生的細胞形成腫瘤侵入週邊組織持續擴大並影響原發部位的器官功能及壓迫周遭器官；而癌細胞進入人體的血液循環以及淋巴系統轉移至其它部位增生，更是具有威脅性。 癌細胞的轉移，與分解細胞外基質(extracellular matrix, ECM)，以及促進血管新生的能力有很大的關聯。而在這些過程中，基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)扮演了一個十分重要的角色。 本研究利用中草藥處理人類肺腺癌細胞株(A549、H460及H1299)以及以化學合成藥物處理p53 mutation 之肝癌細胞株(Huh7)。實驗首先利用gelatin zymography assay篩選出具有抑制MMP-9與MMP-2活性能力之藥物，並以western blot觀察細胞懸浮液MMP-9與MMP-2的表現量。接著觀察藥物是否對細胞有毒性，再以wound healing assay觀察癌細胞移動能力的影響；最後以invasion assay觀察中藥對腫瘤細胞的侵入能力的影響。綜合以上的實驗結果看出，夏枯草能夠對肺癌細胞的MMP-9與MMP-2活性產生抑制效果，而且可以抑制肺癌細胞的入侵以及移動能力，在H460細胞株上的效果較為顯著，且藥效不會因p53的狀態而受到影響。另外本次實驗並沒有在所試驗的化學合成藥物中觀察到具抑制MMP活性的合成藥物。 2. 細胞自噬(autophagy)是細胞一個重要的維持細胞生存的方式。細胞透過這個過程，清除細胞中非必要的物質，以取得胺基酸等營養物質，也避免細胞異常的物質累積。自噬過程中，細胞會將目標物質包覆在雙層膜節構中形成自噬體(autophagosome)，再與溶酶體(lysosome)融合，降解目標物質，並且回收營養物質和能源。 Polyglutamine (polyQ) disease是一種在神經性退化症，其主要的病因是在基因中出現CAG或CUG的重複序列的異常增加。目前已經證明藉由調控自噬作用的藥物在polyQ disease，如亨丁頓氏症 (Huntington’s disease)小鼠模型可以減輕其毒性，因此增強自噬作用的藥物，可能會是對這種疾病的治療方式。 本論文轉殖了結合不同長度polyQ的綠色螢光蛋白基因之SK細胞株，將穩定的細胞株用各種合成化學物質複合物進行處理之後，使用螢光染色，觀察自噬體是否增加且觀察對細胞存活的影響。本論文初步篩選出了三種能夠誘導細胞自噬增加並減少polyQ堆積的小分子化合物。未來研究會再繼續確認細胞自噬對清除細胞polyQ堆積的機制。Item 兩個TBP結合蛋白－HMGB1和p53參與聚麸醯胺擴增誘導的神經病變(2009) 王孝文; Shiao-Wen Wang脊髓小腦萎縮症第十七型是由於 TATA-box binding protein (TBP) 基因外引子上CAG三核苷酸異常擴增所導致。TBP普遍且廣泛表現在所有型態的細胞，但其N端聚麸醯胺的擴增造成的病理徵狀卻只出現在小腦、皮質等中樞神經。前人的研究顯示人類High mobility group box 1 (HMGB1)和果蠅Dorsal switch protein 1 (DSP1) 在結構上有高度同源性，並且在RNA聚合酶II轉錄上扮演抑制子的角色。HMGB1和DSP1能夠直接和TBP的N端麸醯胺豐富的區域結合，並和結合在TBP上的DNA形成穩定的三元複合體，分別藉由干擾TFIIB和TFIIA與TBP結合，抑制RNA聚合酶II轉錄的啟始階段。本研究的主要目的，在SCA3、SCA17以及HD疾病的果蠅模式下，探討HMGB1和DSP1和聚麸醯胺擴增的蛋白質間交互作用。我們推測，突變的聚麸醯胺蛋白直接和HMGB1結合，並把HMGB1隔離在核內包涵體(intranuclear inclusions)，而HMGB1的功能喪失，使得轉錄功能的喪失，使得活化轉錄功能的失調，導致細胞凋亡以及神經退化病徵。在研究中我們發現過度表現果蠅內生性DSP1干擾了正常的TBP的功能，而過度表現HMGB1則對TBP沒有影響，顯示DSP1和HMGB1雖然具有高度同源性，但在轉錄中扮演的角色不完全相同。另一方面，我們發現補充DSP1和HMGB1 可以顯著的減輕全長的TBP109Q，或是截斷型的聚麸醯胺蛋白如：TBP-109Q NTD、MJD-78Q和Htt-97Q所造成的神經退化。這意味著這些異常擴增的聚麸醯胺蛋白能夠直接與HMGB1作用，並將之隔離在蛋白質聚合體 (aggregates)，而HMGB1喪失的功能可能是聚麸醯胺疾病的致病的普遍原因之一。同時過度表現DSP1和HMGB1增加了和變異的聚麸醯胺蛋白結合的機會，也減少了聚麸醯胺蛋白捕捉其他轉錄因子的數量，使得部分失調的轉錄功能可以恢復。Item 轉殖p53突變基因對化學抗藥性的變異(2007) 林佳薇; Chai-Wei Lin癌細胞Topoisomerase II活性一般皆高於正常細胞，利用抑制細胞DNA topoisomerase II也是抗癌藥物治療的一個方向，而兩種抗癌藥物Etoposide(VP-16)及Ellipticine都是topoisomerase II的抑制劑，他們都可以抑制癌細胞生長。此外，p53也扮演調控癌細胞的生長週期的重要角色，已知50%以上的肺癌細胞內都有突變的p53。有鑑於此，實驗主要目的就是評估VP-16及Ellipticine對轉殖不同形式p53突變基因細胞株及母細胞株H1299的生長抑制效應與相關機制。另外實驗也嘗試暸解Ellipticine處理含外源性p21Cip1/WAF1的H1437(p53突變)細胞株的生長調控機制。本論文共分為為四部份：第一部份實驗內容為建立穩定p53基因型肺癌細胞株，結果顯示這些轉殖的肺癌細胞株都能持續表現突變形式的p53，只是蛋白質的代謝速率並不一樣。第二部份則是以VP-16處理不同這些轉殖p53基因型肺癌細胞株，結果顯示VP-16處理p53缺失的H1299細胞株，有明顯抑制細胞生長的效果，主要原因是由於降解磷酸化pAkt-Ser473。第三部份的實驗內容是以ellipticine處理不同p53基因型肺癌細胞株。發現ellipticine影響細胞表型變化，與轉殖之p53基因型無關，反而是藉著調控磷酸化pAkt-Ser473，影響細胞存活率及誘導細胞凋亡。第四部份實驗則是轉殖p53所調控的下游基因p21Cip1/WAF1至突變p53肺癌細胞株H1437，再以Ellipticine處理之，結果顯示對p53突變細胞的敏感率，可以藉外源性p21Cip1/WAF1基因而增加。Item 一、探討新穎Indolylquinoline衍生物誘導非小細胞肺癌細胞凋亡機制 二、鑑定具有清除肺癌幹細胞的藥物(2014) 巫佩岑; Pei-Tsen Wu一.過去研究利用MTT assay以非小細胞肺癌細胞 (non-small cell lung cancer, NSCLC) 為平台篩選了逾五百種小分子化合物，發現含有indole 及quinoline這兩種官能基的小分子化合物compound A，於低劑量下，會抑制A549及H460這兩株NSCLC細胞生長速率及抑制A549腫瘤生長，但對抑癌基因p53缺失的H1299細胞株則無影響，接著使用western blot, MTT及flow cytometry，證實此藥物會誘導表現野生型p53的細胞產生凋亡，但是p53缺失的H1299細胞對此藥物的敏感度較低，而且不會出現凋亡。本論文內容是繼續探討此藥物對NSCLC細胞的調控生長機制與p53基因型的相關性。實驗主要是將p53缺失的H1299，分別轉殖入p53 DNA-binding domain 位點突變的p53R267P以及野生型p53的細胞株，其次再使用MTT 實驗，發現以此藥物10 µM處理H1299轉殖野生型p53細胞48小時後的生長速率較轉殖p53R267P敏感度高35％，繼續使用propidium iodide及Annexin V進行實驗，證實轉殖野生型p53細胞生長率的降低，是細胞凋亡造成，但以此藥物10 µM處理H1299/p53R267P細胞48小時後，細胞凋亡數目比例較H1299/p53細胞降低39.2％，最後由western blot確認細胞凋亡與p53及其下游poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) 裂解及caspase-3活化的蛋白質相關。這些實驗結果證明此藥物對表現野生型p53的H1299/p53細胞有最佳的治療效果，且野生型p53功能在此藥物誘導的凋亡機制中扮演了重要角色。未來實驗中將持續探討compound A如何降低腫瘤細胞生長，實驗會以癌症類幹細胞為模式，持續研究抑制腫瘤生長及轉移的機制。 二.中草藥療法在近幾年被重視，因為以中草藥搭配放射療法能減低癌症病患副作用，提升體質。本實驗以可能具有較高轉移能力及抗藥性的肺癌類幹細胞為模式，研究中藥苦參 (Sophora flavescens) 、鴨膽子 (Brucea javanica)、夏枯草 (Prunella vulgaris) 及西藥teroxirone 如何抑制肺癌類幹細胞生長。本實驗觀察幹細胞表面標誌Nanog，確認肺癌類幹細胞平臺的建立，接續使用螢光顯微鏡觀察幹細胞在這些藥物處理下，H460, H1299/p53及A549肺癌類幹細胞會隨藥物濃度及時間增加，其數目及形狀明顯的變少及變小，表示具有抑制肺癌類幹細胞生長的潛力，最後再以western blot實驗確認teroxirone會誘導H460肺癌類幹細胞走向p53依賴的細胞凋亡路徑。於先前研究中已知夏枯草可降低肝癌細胞的轉移力，苦參及鴨膽子可抑制A549腫瘤生長，此外，低劑量的teroxirone可抑制肺癌細胞生長及誘導細胞凋亡，所以日後將持續以此類模式探討這些藥物是否能抑制肺癌類幹細胞生長以及降低轉移能力。Item 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。Item 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-PingPart 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。