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游正博 老師 實驗室

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     1. 以醣科學的觀點來剖析人類胚胎幹細胞與腫瘤細胞
     我們利用醣鏈質譜及醣蛋白質譜分析法來分析人類胚胎幹細胞的醣蛋白與醣鏈的核心構造。其中發現,有7個新穎的人類胚胎幹細胞表面醣蛋白也會高度表現在乳癌腫瘤幹細胞內。我們相信這些存在於人類胚胎幹細胞的新穎醣鏈將能作為腫瘤專一性偵測標的也能作為乳癌的醣鏈標靶治療。過去的研究發現SSEA-3具有5個多醣結構(2Galβ1→ 3GalNAcβ1→ 3Gal→ 4Galβ1→ 4Glcβ1)且為Globo H的前驅物。SSEA-4則是SSEA-3的唾液酸化(sialylated)衍生物(NeuNAc2 -SSEA-3)。另一方面,Globo H是已知的腫瘤生物標記,也會特異性的高度表現在人類胚胎幹細胞上而Globo H的抗體則同時會與Globo H和SSEA-3產生反應。所以,這些人類胚胎幹細胞的生物標記也許可作為癌症的標靶治療。我們也以系統化的基質輔助雷射脫附游離法-質譜儀(MALDI-MS)及串聯式質譜(MS/MS)分析得知在這些人類胚胎幹細胞逐漸分化長胚胎體衍生細胞,神經前驅細胞或內胚層細胞的過程中,醣脂質的核心結構globo- 和 lacto-系列醣脂質會明顯地轉型成另一核心結構,由此推測人類胚胎幹細胞分化特定的細胞譜系與醣脂質的核心結構有高度的相關性。在分化成內胚層細胞過程中,醣脂質的型態完全不同於分化成胚胎體衍生細胞或神經前驅細胞的醣脂質型態。在內胚層細胞中,透過基質輔助雷射脫附游離法-質譜儀及串聯式質譜分析得知最突出的醣脂質核心結構是Gb4Cer,而在質譜上完全沒有觀察到SSEA-3和4抗原或GD3。油然而知,我們著重的論點在於細胞進行免疫染色的過程中,市售的抗體會對醣脂質產生交叉反應而導致判讀錯誤,因此在人類胚胎幹細胞及其衍生的細胞譜系中,對於細胞表面的醣脂質或醣鏈結合物的表現將仍然需要依賴質譜儀來進行精確的判讀。

    2. 鑑定KrasG12D所誘導肺腺癌之腫瘤原始細胞
    不論已開發國家或開發中國家,肺癌多年來高居全世界癌症死亡率第一位,在臨床上很多早期的肺腺癌並沒有特別的徵兆,但是在短短的數個月的時間,卻能由一顆原發性的小腫瘤,迅速蔓延、擴散成惡性腫瘤。本團隊已經於KrasG12D突變基因所引發的肺癌裡鑑定出肺腺癌的腫瘤原始細胞(腫瘤幹細胞)。我們首先建立一個全新的肺癌老鼠模式(CCSP-rtTA/TetO-Cre/LSL-KrasG12D),透過餵食抗生素(Doxycycline)的方式,活化轉殖基因鼠之KrasG12D蛋白,獲得帶有肺癌腫瘤之老鼠並分析其腫瘤細胞,進而控制肺癌的形成與後續癌化的過程。為了尋找這些肺腺癌之腫瘤原始細胞,我們建立一套細胞分群之策略,高度純化與分離氣管之克拉拉細胞 (Clara cell) 以及肺泡第二型細胞 (type II cell)。經過腫瘤轉殖實驗發現,來自氣管同時具有Kras基因突變的腫瘤細胞含有很多的腫瘤原始細胞,並且具有高度二級腫瘤的再生能力,對照於來自肺泡的腫瘤細胞。另外,來自氣管的腫瘤細胞能夠同時在氣管與肺泡兩個地方生成二級腫瘤,來自肺泡的腫瘤細胞只能肺泡區域生成二級腫瘤。不僅如此,來自氣管的腫瘤細胞在肺泡區域所生成二級腫瘤,除了表現原本氣管細胞之專一性蛋白- panCK,也會表現肺泡細胞的特殊蛋白-proSPC。這些結果顯示來自氣管的腫瘤細胞具有腫瘤幹細胞之特性,不僅細胞能夠自我更新而且還能夠分化成不同的腫瘤細胞族群。源自於氣管的腫瘤細胞較為惡性的原因是由於其腫瘤細胞會開啟活化細胞生長與關閉抑制細胞生長的基因群組,根據這樣的特性亦可推測「氣管克拉拉細胞」為惡性肺癌之原始起源細胞。這個肺癌轉基因老鼠模式提供了一個分析惡性腫瘤的訊息傳遞資訊的平台,藉由這些資訊將有助於發展新的肺癌標靶藥物以及這類的肺腺癌腫瘤幹細胞之專一性治療藥物。


    3.胚胎發育與疾病相關的人類新穎基因研發
    雖然人類基因體計畫完成有一段時間,但仍有一些新基因的功能尚待了解。從比較人類與老鼠基因體研究發現13,711潛在的新基因片段,其中308個有斑馬魚相對應的基因。同時,在組織或發育過程確定具有特異性表現的十多個新穎人類基因。因此我們建立斑馬魚研究的平台,可以用來研究人類新穎基因的功能與其在胚胎發育的調控。例如,Puf-A 確認扮演獨特的抗凋亡的能力,並主要表現在視網膜神經節和色素上皮細胞。由於漸進的神經細胞凋亡會造成許多的視力威脅的疾病包括青光眼,運送Puf-A基因到眼內提供未來治療方法的新選擇。我們臨床前的NMDA小鼠模型證實玻璃體腔內注射Puf-A 後可防止視網膜變性,這與威脅視力的視網膜病變有相關聯。另一種新穎基因,Yu-3也確定其參與心血管系統的發育。利用斑馬魚血管發育的高解析度影像,減少Yu-3基因表現在Tg(flil:EGFP)xTg(gata1:dsRed) 雜交的斑馬魚中,可發現異常血管叢形成和有缺陷的動靜脈分離。Yu-3表現降低也導致心臟輸出量的減少,符合臨床上心臟衰竭的症狀,也看到人類心肌細胞衰竭指標SERCA2a表現的減少。此外抑制Yu-3表現可導致心臟T波電位的交替,這是一個心源性猝死的易感性高度敏感標記。
     

    4.電腦模擬新穎之癌症標靶胜肽應用於治療與造影
    根據電腦分子模擬、活體抗癌實驗與腫瘤造影等研究,我們針對蛋白質X研發一系列新穎的癌症標靶胜肽。從胜肽與蛋白質X作用力的分析,我們定義標靶胜肽的特定序列為Pro-X1-Leu-X2,其中X1屬於疏水性胺基酸Leu、His、Phe、及Tyr;X2為Pro或為具芳香環胺基酸Phe或Trp。例如胜肽P-6、P12及P-13能與蛋白質X相結合。我們預期這些胜肽能提升藥物輸送系統對腫瘤的選擇性,增加療效並且降低藥物毒性。在這個計畫中,我們同時利用中研院X-ray核心設施,以X-ray晶體繞射研究胜肽與蛋白質X胜肽結合區域的複合結構,並進一步優化這些癌症標靶胜肽,進而發展更優越的第二代胜肽作為商品化的候選藥物。另外,為了拓展這些胜肽的應用範圍,我們還構思了一個利用人類天然抗體治療癌症的新策略,在這個策略中,我們預計能從新導向人體內既有的天然抗體到腫瘤細胞,繼而引發補體性或抗體性的細胞毒殺作用摧毀癌細胞;因此,這些計劃可能這爲癌症治療開啟了一個新穎之胜肽媒介免疫療法。

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    著作目錄

    1. Kuo, M.W., Wang, S.H., Chang, J.C., Chang, C.H., Lin, H.H., Yu, A.L., Li, W.H. and Yu, J. (2009) A novel puf-A gene predicted from evolutionary analysis is involved in the development of eyes and primordial germ-cells. PloS one 4: e4980.
    2. Lee, C.H., Chou, T.C., Su, T.L., Yu, J., Shao, L.E., Yu, A.L. (2009) BO-0742, a derivative of AHMA and N-mustard, has selective toxicity to drug resistant leukemia cells and solid tumors. Cancer Letters, 276 204-211.
    3.  Huang, C.C., Wang, T.C., Lin, B.H., Wang, Y.W., Johnson, S.L., and Yu, J. (2009) Collagen IX is required for the integrity of collagen II fibrils and the regulation of vascular plexus formation in zebrafish caudal fins. Developmental Biology 332, 360-370.
    4.  Andrews, P. W., et all (all in alphabetical order) (2009) Consensus guidance for banking and supply of human embryonic stem cell lines for research purposes- international cell banking initiative. Stem Cell Rev. 5:301-314.
    5.  Lu T.Y., Lu R.M., Liao M.Y., Yu J., Chung C.H., Kao C.F, and Wu H.C. (2010) Epithelial cell adhesion molecule regulation is associated with the maintenance of the undifferentiated phenotype of human embryonic stem cells. J Biol Chem. 285: 8719-8732.
    6.  Lai, C.Y., Hung, J.T., Lin, H.H., Yu, A.L., Chen, S.H., Tsai, Y.C., Shao, L.E., Yang, W.B. and Yu, J. (2010) Immunomodulatory and adjuvant activities of a polysaccharide extract of ganoderma lucidum in vivo and in vitro. Vaccine, 28: 4945-4954.
    7.  Huang, C.J., Chien, Y.L., Ling, T.Y., Cho, H.C., Yu, J.* and Chang Y.C.* (2010) The influence of collagen film nanostructure on pulmonary stem cells and collagen-stromal cell interactions. (*Co-corresponding authors) Biomaterials, 31:8271-8280.
    8. Batova, A., Altomare, D., Chantarasriwong, O., Ohlsen, K., Creek, K., Shao, L-E., Messersmith, A., L. Yu, AL, Yu, J., and Theodorakis, E. (2010) The synthetic caged Garcinia xanthone cluvenone induces cell stress and apoptosis and has immune modulatory activity. Mol. Cancer Ther. 9:2869-78.
    9. Liang, Y. J.; Kuo, H. H.; Lin, C. H.; Chen, Y. Y.; Yang, B. C.; Cheng, Y. Y.; Yu, A. L.; Khoo, K. H.; Yu, J. (2010) Switching of the core structures of glycosphingolipids from globo- and lacto- to ganglio-series upon human embryonic stem cell differentiation. Proc. Natl. Acad. Sci. 107: 22564-22569.
    10.  Cheng, P.Y., Lin, Y.P., Chen, Y.L., Lee, Y.C., Tai, C.C., Wang, Y.T., Chen, Y.J., Kao, C.F., and Yu, J. (2011) Interplay between SIN3A and STAT3 mediates chromatin conformational changes and GFAP expression during cellular differentiation. PLos One, 6: e22018.
    11.  Liang, Y.J., Yang, B.C., Chen, J.M., Lin, Y.H., Huang, C.L., Cheng, Y.Y., Hsu, C.Y., Khoo, K.H., Shen, C.N., Yu, J. (2011) Changes in glycosphingolipid composition during differentiation of human embryonic stem cells to ectodermal or endodermal lineages. Stem Cells, 29: 1995-2004.
    12.  Cho, H.C., Lai, C.Y., Shao, L.E., and Yu, J. (2011) Identification of tumorigenic cells in KrasG12D-induced lung adenocarcinoma, Cancer Research, 71:7250-7258.

     

     

     

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