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趨勢快訊
以茶中的兒茶素-ECG和EGCG活化離子通道蛋白KCNQ5來放鬆血管
2021/12/13
世界上多達三分之一的成年人口患有高血壓,為全球引起心血管疾病和死亡的重要因素,因此治療高血壓的新方法具有改善全球公共衛生的巨大潛力。先前的研究顯示,兒茶素有助於降低血壓,加利福尼亞大學爾灣分校(University of California, Irvine)與丹麥哥本哈根大學的研究團隊於《Cellular Physiology and Biochemistry》提出一項新研究,指出綠茶和紅茶之化合物可活化血管壁的離子通道蛋白來放鬆血管,可解釋茶的抗高血壓特性,可望以此開發降血壓藥物。   茶葉中的多酚具有多種生物活性特性,主要的兒茶素有EC(epicatechin)、EGC(epigallocatechin)、ECG(epicatechin gallate)和EGCG(epigallocatechin-3-gallate)。研究團隊首先以甲醇萃取紅茶和綠茶,得到茶萃取物,利用雙極電壓鉗制法(two-electrode voltage clamp, TEVC),藉由電腦模型和誘變研究,發現茶葉中兩種兒茶素類黃酮類化合物─ECG和EGCG可活化一種名為 KCNQ5 的特定類型離子通道蛋白,其可在血管和非血管平滑肌細胞中表現,使鉀離子擴散出細胞以降低細胞興奮性,調節細胞的靜止膜電位(resting membrane potential),進而控制細胞的收縮性及血管張力。將 KCNQ5 作為茶兒茶素治療高血壓的新標的,可能有助於促進藥物化學的優化以提高效力。   KCNQ5除了控制血管張力外,還可在大腦的各部位調節神經元之間的腦電活動和訊號傳導,但致病性 KCNQ5 基因變異會損害其通道功能,導致癲癇性腦病變,這是一種嚴重使人衰弱並導致癲癇頻繁發作的發育障礙,而兒茶素可以穿過血腦屏障,其活化KCNQ5 的能力可能可以修復損壞的KCNQ5通道,以改善由功能障礙引起的大腦興奮性障礙。   另一方面,欲了解飲用奶茶是否會阻礙兒茶素的作用,研究人員進行體外實驗發現牛奶成分與紅茶多酚結合會阻礙活化 KCNQ5,但是當人體攝入奶茶,胃可將多酚釋放至可以活化 KCNQ5 的游離狀態,其他研究也證實無論茶是否同時搭配牛奶食用,茶都具有抗高血壓作用。此外,研究團隊使用質譜測定法(mass spectrometry),發現將綠茶加熱到35℃會使EGCG發生分子變化,增強其活化KCNQ5的效果,使動脈放鬆;由於人體溫度約為37℃,研究人員認為這表示只需喝茶,就能發揮茶有助於抗高血壓的特性。【延伸閱讀】綠茶兒茶素減少動脈硬化的相關機制
含有EGCG的綠茶萃取物可調節唐氏症患者的臉部發育
2021/10/22
唐氏症是一種染色體異常的疾病,由於第21對染色體多一條,導致該區域基因的過度表達,造成身體和智力殘疾,其中一個基因 DYRK1A 與唐氏症患者的大腦和骨骼發育有關,目前已知綠茶化合物 EGCG (epigallocatechin-3-gallate) 可抑制 DYRK1A 活性並具其他作用機制,先前的研究表明 EGCG 具有改善唐氏症年輕成人患者認知能力的潛力。比利時和西班牙研究團隊[註1]提出綠茶萃取物對唐氏症患者的臉部發育具潛在正面影響的研究成果,並發表於《Scientific Reports》。   基礎實驗部分在天主教魯汶大學進行動物實驗,以小鼠研究不同劑量EGCG 補充劑對臉部發育之影響,欲從胚胎時期開始治療幼鼠,研究人員於母鼠的飲用水中分別添加低劑量或高劑量的EGCG綠茶萃取物,發現低劑量治療對唐氏症組的小鼠產生正面影響,該組60% 的臉部形狀與對照組相似;然而,高劑量治療產生非常複雜的結果,無論唐氏症組或對照組,高劑量治療在某些情況下會破壞二組別的臉部發育,導致額外的畸形。   在研究的第二部分,對患有和未患有唐氏症的兒童進行觀察性研究,實驗於西班牙展開,有些受試者來自北美,共287 名 0~18 歲的孩童參與研究,包含接受(n = 13)或未接受(n = 63)補充 EGCG 的唐氏症孩童;此外,將從不同角度拍攝所有受試者,以建立臉部的 3D 模型,使用 21 個面部標誌以及它們之間的距離來比較受試者的臉部。在 0~3 歲之間的組別中,將未接受治療的唐氏症兒童與未患有唐氏症兒童的臉部進行比較,觀察到 57% 的線性距離有顯著差異;而接受EGCG治療的嬰兒和幼兒,這種差異要小得多,只有25%,唐氏症孩子臉部畸形減少,與未患病孩子看起來更像。另一方面,在青少年組別中沒有發現類似的效果,即使用綠茶萃取物治療,唐氏症組與對照組相比有超過 50% 的差異。以上結果表明綠茶萃取物只有在臉部和顱骨快速生長時(即生命的早期階段)使用,才能影響臉部發育。   EGCG 的作用很大程度上取決於劑量,低劑量有利於臉部發育,但高劑量會對小鼠產生不可預測的負面影響,故需要進行更多的研究來評估含 EGCG 補充劑的效果、各年齡適當的劑量及其總體治療潛力,也應評估除了臉部外,對其他器官和系統的影響,未來欲在實驗室進行動物實驗做更多的基礎研究,以及進行更多受試者使用EGCG補充劑的臨床研究。【延伸閱讀】綠茶兒茶素減少動脈硬化的相關機制 [註1]:此研究由西班牙基因調控中心 (CRG)、巴塞隆納大學、比利時天主教魯汶大學和歐洲分子生物學實驗室 (EMBL) 領導,部分研究人員來自美國中央佛羅里達大學、西班牙拉曼大學和IMIM-德瑪研究院的研究人員
日本科學家在不使用荷爾蒙干擾的情況下轉變鯰魚性別
2021/09/03
雌性鯰魚(catfish)相較於雄性更具經濟價值,因其在孵化後的6至10個月即能達到市場銷售規格(約600公克),而生長速度較為緩慢的雄性鯰魚往往都會被養殖戶丟棄,這造成了許多問題。許多研究顯示,雌激素(female hormone)能促使雄鯰魚轉換性別,但其在食用魚身上被禁止使用。   來自日本近畿大學水產養殖研究所(Kindai University's Aquaculture Research Institute)的研究人員為解決問題,發展出了一種荷爾蒙療法的替代方案,科學家使用了一般作為膳食補充劑販售的大豆異黃酮來取代雌激素,期望將雄性鯰魚轉變為雌性來提高生產效益,實驗設計將鯰魚分置於五個不同的水槽,以一般養殖用水做為控制組,其餘四個水槽中分別加入雌激素及三種不同濃度的金雀異黃酮(genistein,大豆中的異黃酮主要成分)。研究團隊於每個水槽中分置了150條魚苗,放置成長15天之後便將它們轉移到普通養殖用水中,並等待其生長至150天大。   最終實驗結果顯示於控制組中有68%的鯰魚為雌性,而在添加100 ug/L金雀異黃酮的水槽,飼養出來的鯰魚中有96%是雌性,而添加400 ug/L金雀異黃酮的水槽與雌激素組別產生了相同結果-全部的鯰魚皆轉變為雌性,研究員表示,這種方法也可以應用於其他雌性更具經濟價值的魚種,能大幅減少不必要的雄性魚犧牲以及養殖生產成本。 【延伸閱讀】了解英國蘇格蘭當地牡蠣激素的調控機制用以改善其生產效益   儘管於實驗上取得了重大突破,但距離將其商業化仍還有一大段路要走,因為在魚類養殖領域仍然禁止直接使用萃取的金雀異黃酮化合物。為此科學家熱衷於替代方案的研究,期望能透過大豆渣等飼料添加物促使鯰魚攝取大豆異黃酮,未來還預計選定鱘魚(sturgeons,卵大多被用來製作魚子醬)作為下一個實驗目標,進行性別轉換試驗。
應用微藻於口服疫苗技術
2021/06/29
以改善水產養殖和動物保健疫苗接種為宗旨之以色列生物科技公司TransAlgae將與法國公司Virbac簽署了獨家協議,共同開發以微藻為基礎之口服疫苗技術,藉以減少不必要勞動力支出及動物損失,同時可減少注射疫苗所花費之相關成本及時間。   Virbac於五十多年前成立,是全球第六大之動物保健公司,擁有33家分公司且業務遍及全球100多個國家。Virbac不斷創新且提供實用的產品與服務於診斷、預防和治療疾病上,並同時改善動物的生活品質。兩家公司已經簽署了一項獨家合作協議,將建立長期的業務關係並共同研發以微藻為基礎之口服疫苗技術。 水產養殖疫苗開發   現今,有效且高效率的動物健康口服投藥一直是獸醫界面臨的最大挑戰之一。TransAlgae技術主要是通過微藻做為生產序列並傳輸表現分子的載體。在製造微藻時將不使用任何抗生素,且在受控環境下之發酵槽中進行製造,從而可以在全球任何地方進行快速,低成本的生產。該合作協議有望透過有效、工業化的疫苗接種方法,為疫苗接種領域帶來革命性的變化。 以微藻為基礎之口服疫苗技術   TransAlgae成立於2008年,聲稱已研發出一項突破性技術,它使用基因工程藻類作為載體,以口服形式遞送疫苗和殺蟲劑等治療性藥物,於人類、動物健康及農作物保護上。 在動物健康方面,TransAlgae的口服給藥技術大幅地減少注射疫苗所花費之相關成本及時間。且該技術已經在魚類、甲殼類動物、家禽和小鼠(作為哺乳動物模型)上得到證明。 以微藻為基礎之口服疫苗的測試已經成功,據該公司表示,將微藻疫苗與動物飼料混合,並以口服疫苗之方式予,將大幅提升該動物之免疫力及存活率。同時,也將該技術應用在農作物保護上,降低化學噴灑所致之農作物傷害。 【延伸閱讀】利用海洋微藻開發魚飼料,使養殖漁業生產更具永續性
透過尿液化學、微生物譜與模擬犬嗅覺開發前列腺癌檢測器
2021/05/19
過去15年間,經受訓的狗兒已被證實可準確檢測多項疾病,儘管樣本間相似性不高,即屬無共同生物分子特徵的癌症,且為無氣味的物質,但已超越現階段最好的儀器。然而,鑒於訓練有素的犬隻可用性有限,研究人員過去幾年已著手開發並持續改進小型檢測系統,該系統結合哺乳動物的嗅覺受器做為感測器,其靈敏度高於狗的嗅覺200倍,並搭配機器學習的演算法。   在最新的測試中,研究團隊使用2隻英國醫療檢測犬及小型檢測系統進行50個前列腺癌及無該疾病之尿液樣本進行分析比對,透過氣相層析質譜儀(gas chromatography-mass spectroscopy, GC-MS)分析揮發性有機化合物含量、16S rDNA Illumina定序測量微生物保守基因序列判定微生物含量,此外,利用犬隻的診斷以訓練人工神經網路(artificial neural network, ANN)判斷GC-MS所測定出的波峰結果,透過上述手法找出樣本間的異同,協助疾病的診斷。試驗結果顯示,2犬隻的檢測特異性分別是76.2%及70%,靈敏度皆為71.4%,而小型檢測系統的檢測特異性為70-76%,靈敏度71%,說明該研究為臨床運用提供了良好的框架,其建立了方法學與相關檢測的可行性,得以利用嗅覺、尿液中揮發性有機化合物及菌群分析進行大規模研究,以開發機器嗅覺診斷工具,並同時與傳統篩檢工具比較,可更早、更具特異性及更靈敏從尿液中診斷前列腺癌。   研究人員亦表示期望未來的手機內建氣味感測器,如同鏡頭一樣是標準配備﹐可更快速篩檢出疾病的早期徵兆,甚至能夠針對煙霧或瓦斯洩漏發出警訊。 【延伸閱讀】結合噬菌體與智慧型手機用以檢測食品汙染
藉合成生物學提高番茄中左多巴L-DOPA含量
2021/05/14
帕金森氏症為重要之老年病害,會造成顫抖、肢體僵硬、運動功能衰竭等症狀,目前常以L-DOPA來治療延緩病症進程,L-DOPA為多巴胺的前驅物,經由酪胺酸酶作用可變為多巴胺。目前大多的L-DOPA為化學合成,少數由植物種子中萃取,為L-DOPA 藥物提供天然萃取新資源,約翰英納斯中心團隊將甜菜頭合成甜菜紅色素相關基因轉入番茄之中,增進L-DOPA的生成,可獲得每公斤150mg L-DOPA的產量,此項研究有助於L-DOPA 藥物生產,進一步降低藥物價格,讓更多人受惠。 正文:   帕金森氏症 ( Parkinson's disease ) 是一種老年後易得到的病害,會造成顫抖、肢體僵硬、運動功能衰竭等症狀,其主因是基底神經核的黑質 ( substantia nigra ) 漸進性受損與退行性變性而導致的慢性神經退化疾病。當黑質病變時會導致多巴胺 (dopamine ) 減少,多巴胺能神經功能下降而膽鹼能神經功能相對亢進,出現帕金森氏症候群。目前常用的帕金森氏症的治療方法主要可分為兩大類,一是擬多巴胺類藥,主在直接補充多巴胺前體物或抑制多巴胺分解;二是抗膽鹼藥,主在拮抗過高膽鹼能神經功能。左多巴L-DOPA為多巴胺的前體藥,可彌補帕金森氏症患者多巴胺不足的情形,L-DOPA大多以化學進行合成,少數直接來自於植物種子當中如刺毛黎豆 ( Mucuna pruriens ),L-DOPA每年市場的產值可達數兆美元,是減緩帕金森氏症的重要藥物。   即使L-DOPA相比於其他藥物其售價並非很高,但對於許多發展中國家的人仍是一大負擔,約翰英納斯中心 ( John Innes Centre ) 的研究團隊將甜菜頭 ( beetroot ) 合成甜菜紅色素 ( Betalain ) 的基因轉入番茄之中,其與L-DOPA的生成相關,L-DOPA是由酪氨酸( tyrosine ) 經酵素酪氨酸酶 ( tyrosinase ) 轉換而來,為甜菜頭合成甜菜紅色素的初期步驟。基因科技番茄在每公斤中可得到約150mg L-DOPA,且少了其他富含L-DOPA食物的缺點,藥物萃取非常容易,無須高費用設備即可完成。基因科技番茄因富含L-DOPA ,使其產量更佳,同時增加儲藏期並抵禦灰黴病 ( Botrytis cinerea ) 的感染,對於L-DOPA的生產非常方便,番茄小規模種植能有很高的產量,可在溫室種植,配合先進自動化設備,在番茄上照顧上相對容易,為一重要新資源,可望增加整體L-DOPA 藥物產量,降低價格,使更多人受惠。 【延伸閱讀】藉泛基因組研究找回番茄原有風味
全球首件! 新加坡准賣實驗室培養肉
2020/12/15
在新加坡成為全球第一個核准實驗室培養肉的國家後,民眾距離吃肉不必有罪惡感更近了一步。   新加坡食品局12月2日宣布,美國新創事業Eat Just培養出來的雞肉,符合安全標準,可以用來製作雞塊,為商用化鋪平道路。   與植物性人造肉以豆類等植物源蛋白作原料不同,上述的「試管肉」自動物肌肉細胞培養而成。吃肉不必屠宰殺生或破壞環境,吸引到初期投資人的支持。【延伸閱讀】美國有關當局已公告規範以細胞培養之人造肉   其他國家也有不同的培養肉公司提出核准其產品上市的申請,新加坡點頭首肯有望加速類似案件的審理。星國約90%的食物都靠進口,將農業技術投資視為確保糧食安全的關鍵。   對培養肉的投資有助降低其生產成本,這是商業化的最大障礙之一。全球第一塊出自實驗室的漢堡2013年問世時,成本高達數十萬美元,如今價格大幅下滑,Eat Just說它的雞塊大約是餐廳裡頂級雞肉料理的價格。但食品產業高階主管和專家指出,商業化還有其他障礙待克服,包括擴大量產在內。
改良酵母菌株可以減輕疲勞
2020/10/27
育種工業酵母有兩個主要目的,第一種是透過改良代謝路徑使風味改變,第二種是提高發酵能力與環境耐受性。由於菌株在發酵過程中暴露於高濃度乙醇,導致生長、活力與發酵結果受到影響,因此,奈良科學技術研究所的研究人員欲獲得酒精耐受度較高的清酒酵母菌以改善乙醇產量及減少發酵時間。然而,雖然可利用自我選殖的工業酵母菌使菌株酒精耐受性提高,但這樣的生物技術卻不被消費者接受,因為他們認為生產的食物屬於基因改良食品,即使自我選殖的工業酵母菌不具有外來基因序列。   因此,為了找到酒精耐受性高的酵母菌,研究人員使用不涉及基因修飾的方法來找出特定菌株。其首先分離出特定菌株,該菌株可生產出減緩酒精毒性的脯氨酸(Proline,簡稱Pro),接著進行遺傳定序分析及釀造測試。研究結果發現這種特殊菌株的N-乙醯谷氨酸激酶變體會促使細胞產生大量的鳥胺酸(Ornithine),鳥胺酸屬非蛋白胺基酸,其為精氨酸和脯氨酸的前驅物,可改善睡眠品質並減少疲勞,另外,研究人員表示此菌株產生的胺基酸量是日本清酒廠使用一般酵母菌母株的10倍。【延伸閱讀】研究牛瘤胃之微生物能幫助提升肉類與乳製品產量   Hiroshi Takagi教授表示酵母菌的胺基酸代謝在不同的生長環境下有所不同,這樣的代謝方式形成了複雜而強大的網路。闡明胺基酸的代謝調節機制和生理作用是了解生命現象的重要基礎研究,因此,此研究有助於開發出產生大量特殊胺基酸的改良菌株,對於食品業有極大的貢獻,如可應用在生產富含鳥胺酸的膳食補充劑或釀造各式酒類。
蛋殼化身顱骨損傷手術修復材料
2020/09/24
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為一種合成聚合物,因具有自硬性和高強度的特性,所以被外科醫生當骨泥使用。然而,這種材料有生物惰性,其與生物組織間的化學和生物交互作用較弱,且難以和骨頭整合,因此,科學家正積極研究PMMA的優化,使其在生物醫學上的使用能更加廣泛,如確保能夠可靠的固定人造關節/植入物、牙齒固定器、閉合頭骨的各種損傷等。由於農業和食品業的廢棄物易造成環境問題,因此現今已有將其用於製備手術材料的概念,俄羅斯國立科技大學複合材料中心(NUST MISIS)的研究人員開發了一種具生物活性的陶瓷聚合物,其是以蛋殼衍伸物製成的生物陶瓷,可提高植入物的強度和生物整合性,因此適合用來固定植入物和修復頭骨缺損。   事實上,蛋殼有益於健康,如骨骼礦化和生長、治療骨質疏鬆症、用作移植骨,此外,骨骼形成和吸收的過程受多種因素調節,包括生長因子、蛋白質、賀爾蒙,同時,不同離子也參與骨骼再生、礦化和新陳代謝,如磷、鈣、鍶、鎂和二氧化矽,以上這些因素可協助蛋殼中透輝石(矽酸鹽生物陶瓷類別的材料)的成分引入複合物中。因此,研究團隊採用了合乎成本效益的方法來回收生物廢棄物,並在生產複合材料時,從蛋殼中獲得透輝石,研發團隊透過溶劑澆鑄法將PMMA聚合物基質加入不同比例的透輝石(25%、50%及75%),試驗結果發現50%的比例可獲得最佳多孔PMMA/透輝石複合物。【延伸閱讀】醋酸纖維素有效促成骨骼與植入醫材之連接   根據文獻表明多孔網路的存在有助於促進細胞遷移、血管形成、組織向內生長、代謝物的去除及營養物質向再生組織的輸送,該複合物孔洞不均勻且平均孔徑為0.93μm,其抗壓強度提高4倍、對細胞無毒、生物可降解性和具有刺激造骨的能力(在表面形成骨組織),經過4週體外試驗顯示磷灰石峰可良好地沉積在表面,且該機械性能穩定並與人體海綿骨的性質一致。因此,利用生物廢棄物製成之複合材料的生物活性受到組成比例和關鍵成分的影響,其具有潛力做為生物醫學的應用以賦予更高的價值。    該研究發表於「Asian Ceramic Societies」期刊。
BTC提建言 催生醫療監理沙盒
2020/09/07
行政院生技產業策略諮議委員會議(BTC)昨(3)日閉幕,為鼓勵更多科技廠加入生醫產業,專家提出21項結論中有兩大亮點,一是擴大「醫療試驗場域」並有機會制訂「醫療監理沙盒試驗條例」;二是建議成立「國家重要戰略物資」制度,讓醫院優先採購本土研發的藥品及醫材,由內銷推進到國際市場。   專家委員說,上述建言已與有關部會交換意見,後續將持續推動。業界稱,此兩大建言,在行政院推動、立法院支持下,確立法規基礎,未來有望成為推動台灣ICT+BIO、生物醫藥等產業的大推手。   今年的BTC會議的最大特色,是多家科技業負責人與會,並對他們發展智慧醫療產品所面臨挑戰,提出建言。研華科技董事長劉克振即建議,台灣應該成立先進智慧醫療特區。   特別的是,中研院院士、台大醫學院內科教授楊泮池指出,國內原本只有竹北生醫園區裡的台大分院,是生醫廠商進行「創新產品」試驗場域,之後政府應會有健保及醫院評鑑兩大措施為誘因,鼓勵各醫學中心成為醫療試驗場域,方便與廠商的合作,若是現行制度仍然不足,政府也可能會制定醫療監理沙盒試驗條例。   今年BTC委員、結論報告人張鴻仁表示,為了讓國內醫療院所更願意向本土藥品及醫材廠商採購,委員們也建議政府應建立保障國家重要戰略物資供應制度,在不受WTO限制前提下,思考如何將策略之藥品與醫材由國內醫療體系優先採用。   國內多家科技廠商廣達、仁寶、研華、佳世達、緯創、瑞昱、和碩等都有發展不同的智慧醫療產品,也陸續和各大醫院合作、試驗,不過相關法規仍待克服,包括個資及倫理等問題。   建議中也提到,對參與創業之技術人才,尤其是醫院的臨床醫師等,目前的法規也應予以鬆綁,培養其跨領域之能力與視野,並與國際接軌,期能確保此新興產業永續發展。   安克生醫副董事長李伊俐也在BTC會議中指出,國內廠商近年來積極開發創新醫材,陸續獲得歐美認證通過,但是當廠商要將這些產品賣到國際市場時,常被問到在台灣醫療院所是否已被使用?答案往往是否定的。   因此這次BTC委員也建議,應建立明確運作機制,鼓勵我國醫院使用本國研發藥品與醫材,協助推廣台灣創新產品邁向國際。 2020年BTC會議四大建言 重點 主要建言 布局下世代多元人才 跨部會合作規畫跨專業人才培育機制、放寬醫療人員資格。 建立管理與發展並重法規環境 法規管制與產業發展並重、醫師參與創業法鬆綁。 建構精準健康大數據基盤 生技新藥產業發展條例修訂,以延長實施年限並擴大範圍、開放數據使用相關法規。 發展具國際競爭力的科技研發 鼓勵並投資具國際競爭力之公司、推動先進智慧醫療特區及試驗場域、建立相關監理沙盒試驗條例、建立國家重要戰略物資供應制度、醫院採購本國藥品與醫材。
植物科學發現可能有助於治療過敏和免疫缺陷
2020/09/03
德州農工大學AgriLife的一項研究確定了早期免疫的反應步驟,Libo Shan博士表示因發現這種微調的機制,可了解宿主如何辨識微生物成分並快速活化免疫反應,此機制在植物、人類和動物仍保有這樣的現象,藉由接露新方法並有望改善免疫反應,從而為農業與醫學帶來正面影響,如開發治療過敏和免疫缺陷的新點子,因此,對作物、動物和人類健康產生廣泛的影響。該研究受到國家科學基金會與Robert A. Welch的資助並於5/14發表於《自然》科學期刊。 兩種類型的免疫反應   人類天生就有能力抵抗各種細菌、病毒與真菌,其屬於免疫防禦的一種,稱為先天性免疫,這類免疫也存在於動、植物中。當細胞偵測到微生物存在時,先天性免疫即在幾分鐘內啟動,幾天後則建立起另一種防禦能力,稱為後天性免疫,而這類防禦機制僅存在於人類與動物中。然而,先天性免疫系統可能作用無效且無法抵抗疾病,或是以不同方式反應過度導致危害身體健康。由於先天性免疫的基因組合對於整個物種來說是保守的,因此研究員利用常用於研究生長與遺傳性質的模式生物–阿拉伯芥進行研究。【延伸閱讀】科學家找出植物關鍵記憶機制 創建一個新典範   根據前期研究的線索,研究團隊於阿拉伯芥進行細胞、生化、遺傳和轉基因試驗。試驗結果描繪出阿拉伯芥對細菌感染時的第一步免疫反應,其如同士兵在城牆上注視著敵人,若入侵者發動攻擊,士兵將他們俘虜並像國王報告,這樣的訊號傳遞就是針對即將受到入侵時的第一反應步驟。在阿拉伯芥的細胞中也發生類似的事情,細胞壁上的特殊蛋白會「觀察」到入侵的證據,當這些蛋白偵測到細菌移動時,他們會抓住鞭毛。這些「士兵」會利用不同的方法向細胞核傳遞訊息。最新發現的一種方法是將一種小蛋白–泛素連接到BIK1的信號蛋白上,當信號傳遞到細胞核時,訊息進行解密進而增強細胞壁的防禦力。因此,這種快速的反應能夠使細胞因訊號和細胞能量的轉導,從而改變了代謝作用。 農業和人類應用   研究團隊表示這項發現填補了早期信號傳導步驟中的關鍵空白,並探討出快速訊號可能有助於監測人類的免疫反應,為篩選出涉及泛素修飾的靶標藥物奠定了基礎。在農業中,其可幫助植株的育種,以提升各種感染的抵抗力。因此,從農業與人類健康的角度來看,這一發現都具有策略發展的潛力並提供普通科學進步的基礎知識。
喝綠茶可能有助於改善食物過敏症狀
2020/08/31
長野縣以各種有益健康的發酵食品聞名整個日本,之所以與眾不同,是因為不同於其他縣市,它不面海,其多山的地形讓居住在當地的居民,不得不在漫長的冬天尋找生存方法,然而缺乏對外的連結所形成天然的保護區,培育了許多豐富且獨特的飲食文化,包含味噌和乳酸發酵醬菜,政府還設法降低老人的醫療費用支出,故此地居民分別擁有全日本最健康和最長壽的稱號。信州大學位於長野縣,其研究人員致力於研究長野和日本本土特有的食品,科學化其體內代謝過程並與世界各地的人分享這些知識,期望他們也能從這種飲食文化中受益。   最近加入信州大學的科學家是研究茶及其對腸道細菌影響方面的專家,在這項研究中他們發現了腸道微生物會影響過敏的免疫反應。研究團隊研究了綠茶和腸道中大量發現稱作Flavonifractor plautii (FP)的細菌,它屬於梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium ),已知會影響免疫系統,特別是抑制發炎反應。根據報導指出FP細菌是腸道中兒茶素代謝作用的一部分,兒茶素是一種抗氧化劑,可用於許多食品中,而在綠茶的乾重中兒茶素之占比為30%至42%。科學家和他的團隊發現,口服FP可以在體內強烈抑制Th2(輔助形T細胞,主要分泌細胞間白素,並促使B淋巴球分泌IgE抗體,促進體液免疫,若產生過量IgE抗體所引起的過度免疫反應,就稱為全身性過敏反應)對食物過敏的免疫反應。我們所吃的食物會影響腸道中各種細菌的混合,而喝綠茶會增加FP的含量,從而抑制Th2引發的免疫反應。【延伸閱讀】蜂毒可以幫助治療異位性皮膚炎   要使腸內細菌離開其成長環境生長並不容易,研究員耗費6個月才成功培養了FP細菌,在過去因為FP的研究尚處於初期階段,故不存在任何照片,他們很開心這次能在顯微鏡下觀察到這種菌株的長相,並拍出第一張相片。在同屬的細菌中有些有望具有降低血壓的效用,而有些菌株比起肥胖人群,在纖瘦的人腸胃中含量更豐富,這些觀察讓研究人員相信它們可以拿來調節體重。在未來運用FP細菌添加於食品中可能會遵循乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)和雙歧桿菌(bifidobacterium )的方式以獲得所需的效能,然而目前還需要更多的研究來確定其拿來作為抗過敏益生菌的安全性。
研究發現經常喝茶與降低全因死亡風險和罹患心血管疾病比率有關連
2020/08/18
根據歐洲心臟病學會(European Society of Cardiology, ESC)期刊《歐洲預防心臟病學》(European Journal of Preventive Cardiology)所發表的一項研究顯示,每週至少喝三次茶與更長壽、健康的人生息息相關。   這項分析包含100,902名沒有心臟病、中風或癌症病史的China-PAR project(Prediction for ASCVD Risk in China)參與者,研究將參加者分為每週飲茶三次或以上的習慣性飲茶者以及從未飲茶與每週飲茶三次以下的非習慣性飲茶者兩大類,追蹤時間中位數為7.3年。據分析估計50歲的習慣性飲茶者比從不喝茶或很少喝茶的人晚1.41年罹患冠狀動脈心臟病和中風,壽命更延長1.26年。與從未喝茶或不習慣喝茶的人相比,習慣喝茶的人罹患心臟病和中風的風險降低了20%,罹患致命性心臟病和中風的風險降低了22%,全因死亡率降低了15%。並在其中14,081名參加者中,於兩個不同時間點進行分析飲茶行為之改變的潛在影響,兩次調查之間的平均持續時間為8.2年,第二次調查後的平均追蹤時間為5.3年。在兩次調查中都維持喝茶習慣的人與始終不喝茶或不習慣喝茶的人相比,罹患心臟病和中風的風險降低39%,致命性心臟病和中風的風險降低56%,全因死亡率降低29%。   中國醫學科學院的資深研究員表示,在有喝茶習慣的人群中,茶所提供的保護作用最為明顯。其作用機制的研究顯示,茶中主要的生物活性化合物為多酚(polyphenols),飲用後並不會留存於體內太久,因此為了保護心臟,可能需要長時間攝取。在茶種分析上,發現喝綠茶與發生心臟病和中風、致命性心臟病和中風以及全因死亡的風險降低約25%有關連,然而,目前尚未觀察到其與紅茶的顯著相關。偏愛綠茶是東亞地區獨有的情況,在研究的人群中,習慣性飲茶者中有49%的人最常飲用綠茶,然而只有8%的人習慣飲用紅茶。【延伸閱讀】研究顯示抹茶內的機能性成分可有效緩解焦慮感   部分紅茶飲用者的存在可能將更難觀察到其中牢固的關聯性,但我們發現有兩個可能因素會導致不同茶種效果上的差異,首先,綠茶是多酚的豐富來源,可預防心血管疾病及其他危險因素,而紅茶在發酵過程中,多酚被氧化,可能會失去其抗氧化效用。其次,先前的研究顯示人們會習慣將紅茶搭配牛奶飲用,這可能抵消了紅茶有益心血管健康的效用。在飲茶之性別分析中顯示,有喝茶習慣的保護作用在男性中均具有明顯、強烈的效用,然而對女性的效果不大,其中一個可能原因為,有48%的男性有消費茶飲的習慣,而女性只有20%。其次,女性心臟病和中風的發病和死亡率比起男性要低得多,這些差異使得在男性中更有可能計算出具有統計意義的結果。作者最後得出的結論是,必須進行隨機試驗來證實研究成果,為這個飲食指南提供相關的實質證據。
醋酸纖維素與麥盧卡蜂蜜製作的傷口敷料的應用潛力
2020/07/10
麥盧卡蜂蜜(Manuka honey)是一種特殊的蜂蜜,由蜜蜂採Leptospermum scoparium的花粉所製成,而Leptospermum scoparium是僅產於澳大利亞東南部和紐西蘭的特殊樹種,故麥盧卡蜂蜜產量稀少且售價高。目前已知麥盧卡蜂蜜含有多種生物活性成分,包含過氧化氫、甲基乙二醛、多酚、蔗糖和麥芽糖等,可能有助於傷口癒合,因此日本信州大學纖維工程學院此次利用麥盧卡蜂蜜添加至敷料中進行開發。   外用性傷口敷料可提供開放性傷口一定的遮蔽效果,免於環境中病原的侵害,製作材料必須堅固且柔軟地貼合肌膚,故研究人員決定使用靜電紡絲技術(Electrospinning)製作的醋酸纖維素(cellulose acetate)奈米纖維進行生產。其中,醋酸纖維素是一種具有高拉伸強度、高生物相容性,且適合保護傷口的親水性、可生物降解性材料;靜電紡絲則是一種纖維工程技術,使用靜電排斥力抵消表面張力,藉以產生極細的奈米纖維,通常是用於生產複雜聚合物製成的纖維時使用。研究人員現在更添加了麥盧卡蜂蜜的成分,並確認麥盧卡蜂蜜能在複合式奈米纖維墊中表現出應有的生物活性,而不會影響靜電紡絲原液的功能。【延伸閱讀】蛋殼化身顱骨損傷手術修復材料   經過測試,這樣的複合式奈米纖維墊對屬於革蘭氏陽性菌的金黃色葡萄球菌和屬於革蘭氏陰性菌的大腸桿菌菌株皆具有抗菌活性,而蜂蜜添加於奈米纖維墊中會降低水接觸角(water contact angle),有助於細胞在癒合過程中的增殖和移動,進一步有利於傷口癒合;這樣的性質也使得奈米纖維墊未來有望用於組織工程和再生醫學。為了盡快將其推向市場,未來將會進一步分析研究,相關研究發表於<International Journal of Biological Macromolecules>。
蔬菜中的天然化合物有助於對抗脂肪肝
2020/05/28
德州農工大學的農業相關聯合組織Texas A&M AgriLife Research的一項新研究表明在腸道細菌及許多常見蔬菜中,如白菜、羽衣甘藍、花椰菜和球芽甘藍等十字花科蔬菜,其含有一種天然化合物—吲哚,能作為非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)的防治方法,該研究近期發表於《肝病學》上。   許多不同的因素促成NAFLD,營養攝取不均衡即為其中一種,如攝入過量飽和脂肪,當肝臟中的脂肪呈現如大理石紋路時,即導致NAFLD的發生,若不採取合適的解決方法,其將會進一步生成威脅生命的肝臟疾病,包括肝硬化或肝癌。肥胖人群產生脂肪肝的比率是普通人的7至10倍。另外,肥胖會造成體內的巨噬細胞產生發炎反應,在患有肝病的病人中,該發炎反應會加劇肝臟的損害。此外,腸道菌對肝臟具有正面或反面的影響,主因是這些細菌產生許多不同的化合物,如吲哚和色氨酸產物等,其中色氨酸已被臨床營養學家和營養學家鑑定為可能對NAFLD患者有預防和治療益處。美國國家癌症研究所也指出在十字花科蔬菜中發現的吲哚-3-甲醇具有抗發炎和抗癌特性。   該研究檢測了吲哚濃度對人、動物模型和單個細胞的影響,以幫助確定吲哚對肝臟炎症的影響及其對患有NAFLD的人之潛在益處。其也結合先前對於腸道細菌、腸道炎症和肝臟炎症的發現,藉以了解吲哚減輕NAFLD的程度,同時也研究吲哚如何改善動物模型中的脂肪肝。此項研究的其中一個項目是欲了解吲哚對患有脂肪肝的人的影響,該研究的合作夥伴—中國重慶醫科大學的李啟福醫師(QiFu Li)將中國病患納入檢測對象。研究小組在137個受試者中發現體重指數較高的人,其血液中的吲哚水平較低。此外,臨床肥胖者的吲哚水平顯著低於瘦者,並發現在吲哚水平較低的人群中,其肝臟中的脂肪量也較高。李啟福醫師表示雖然種族背景可能會影響腸道細菌的數量和代謝產物的狀況,但上述研究結果可能也會影響到其他種族。【延伸閱讀】研究證實酪梨籽萃取物具有抗發炎活性   為了進一步確定吲哚的功效,研究小組使用動物模型以低脂飲食作為對照組及高脂飲食來模擬NAFLD的影響。印第安納州肝臟研究中心主任Gianfranco Alpini醫學博士表明用吲哚治療模仿NAFLD的動物模型可顯著減少肝臟中的脂肪堆積和炎症。德州A&M健康科學中心教授Shannon Glaser指出吲哚除了能減少肝細胞中的脂肪含量外,還可作用於腸中的細胞,並發出抑制炎症的分子信號,因此,NAFLD與腸道和肝臟間的關聯具多層複雜性,其非常需要進一步的研究來充分了解吲哚的作用。另外,預防NAFLD的發生和發展可能取決於營養攝入的方法,藉以確保腸道微生物讓吲哚和其他代謝產物能有效發揮作用,Texas A&M AgriLife Research的醫學博士Chaodong Wu表示根據此項研究可認定一些健康食物含有大量吲哚,因此,改變飲食除了可幫助人們預防NAFLD,還可改善個人幸福感,未來需進一步研究哪些健康食品可以改變腸道菌群並增加吲哚的產生。
百樣米養百樣人
2020/05/12
國立中興大學農藝學系王強生教授從事水稻育種研究超過數十年,在農委會生物經濟計畫的支持下開啟低升糖水稻的育種研究,建立稉稻與秈稻的突變庫,並以分子育種技術縮短育種時程以及創造具備不同性狀的新品種,目前已建立4,000個水稻品系;除了著手研發低糖、低GI的新稻米品種,王強生老師的米強生團隊也與農業委員會農業試驗所、國立嘉義大學、台大醫院雲林分院的專家學者協同合作開發,篩選抗性澱粉高的水稻品系、米粒理化性質分析,綜合各項分析數據進而挑選出符合市場需求的低糖、低GI水稻,再進行動物與人體試驗,以及植物品種權申請。   試圖從一片紅海市場中找出屬於低升糖稻米的生存之道,米強生團隊將持續研發更多優質水稻品種,致使台灣農業科研能量在國際間更加閃耀。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節,請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐,電話:03-5185092,信箱:1032201@mail.atri.org.tw
臺灣特有種土肉桂 改善糖尿病研究分析
2020/04/21
肉桂醛結合牛樟芝 改善動物腸胃道菌叢   土肉桂(Cinnamomoum osmophloeum Kanehira )富含肉桂醛,肉桂醛對於因黃嘌呤氧化酵素過度表達所造成的高尿酸及痛風之症狀有極佳的抑制效果。同時,土肉桂葉子的熱水萃取物含有豐富的黄酮類糖苷,具有顯著的抗氧化、抗發炎活性,以及具有調節血糖及血脂的潛力。   國立中興大學森林學系特聘教授王升陽,近年受農科院之邀對土肉桂做研究,王升陽早年以牛樟芝的研究成果為人熟悉,牛樟芝具降血糖、調整血脂等與代謝調節相關的生物活性,有減緩糖尿病症狀的潛力。 國立中興大學森林學系特聘教授王升陽。   為開發出有更佳調節血糖功效的複方劑型,王升陽的研究計畫利用牛樟芝菌絲體及土肉桂葉的萃取物,以不同混合比例測試其對糖尿病模型動物的療效,研究結果發現,高油脂飲食造成小鼠的肝臟重量明顯增加,攝取牛樟芝能輕微減緩此現象,其肝臟重量與臨床藥物組較相近,而攝取土肉桂與複方劑能降低肝臟中巨囊泡性脂肪病變的情況;如果攝取牛樟芝、土肉桂或複方劑,則能夠減緩油脂累積於附睪脂肪組織,以及減緩脂肪組織發炎狀況的趨勢,而研究結果中,最顯著的發現,則是在攝取牛樟芝、土肉桂或複方劑後,高脂飲食鼠的血糖濃度皆有效降低,投藥後血糖值皆落在標準範圍。   另一方面,從腸道菌相組成的分析結果發現,牛樟芝、土肉桂或複方劑皆有降低厚壁菌門和擬桿菌門(F/B ratio, Firmicutes/Bacteroidetes ratio)的比例的趨勢,且Akkermansia屬的細菌比例明顯提高。 攝取牛樟芝、土肉桂或複方劑後,高脂飲食鼠的血糖濃度皆有效降低。   透過此研究計畫,王升陽針對土肉桂葉水萃物與固態培養牛樟菌所配製成的複方劑型,探討不同劑型對血糖或胰島素敏感度的調節效果,在生物體內的效益,以及腸道菌中的表現,以分析此複方劑型中指標活性成分,目標期能經由與生技公司合作,將研發複方產品劑型開發為多功能保健食品。【延伸閱讀】辣椒中的辛辣成分具有類似抗憂鬱藥的特性 肉桂醛只要從葉子已可萃取出來,只需採摘葉子,不傷樹體。   王升陽認為,土肉桂目前還沒產業化,林試所於太麻里種有4分地,未來量產需注意農地選擇,避免重金屬污染疑慮,業者洽談技轉亦需注意。而由於跟桂皮、桂枝從肉桂樹砍下來,對樹造成傷害不同,土肉桂只採摘葉子,葉子採了,還會再長,對樹體無害,肉桂醛從葉子已可萃取出來,故為學者建議政府推動造林運動的栽植樹種之一,既提高林農經濟收益,同時符合環保永續經營利用之原則。對於土肉桂的未來,王升陽很有信心,不過要讓土肉桂能有更長遠發展,宜向衛福部申請健康食品標章,期能為國人解決三高、發炎以及情緒健康等問題。
新聚合物可保護低溫保存細胞免受冰晶破壞
2020/04/14
細胞療法為癌症和自身免疫性疾病的治療方法帶來革命性的改變。這個數十億美元的產業需要以超低溫冷藏的方式長期保存細胞,同時也要確保其解凍後仍能持續發揮功能。然而,低溫環境易使冰晶形成和生長,其會刺穿並撕裂細胞。因此,為尋求解決方法,猶他大學化學家-Pavithra Naullage和Valeria Molinero提供了有效保護細胞避免受冰晶損害的聚合物之設計基礎,該研究發表於《美國化學學會雜誌》。   以往冷凍保存細胞和器官的方法是利用大量的二甲亞碸,其是一種有毒化合物,可破壞冰晶的形成,但會給細胞帶來壓力,從而降低細胞存活率。現今,已找到了一種來自自然界使生物,如魚類、昆蟲和其他冷血生物,可在極端低溫環境下存活的抗凍醣蛋白。此蛋白可與冰晶結合,避免冰晶生長和破壞細胞。其抑制原理為抗凍分子會固定在冰晶表面上並與冰晶緊密結合,如同枕頭上的石頭,使冰面在分子周圍形成彎曲的表面。由於這種曲度使冰晶生成不穩定,從而停止冰晶生長。此外,分子結合在冰晶表面的時間比冰晶生長的時間還長,因此,可進一步防止冰再結晶。基於細胞療法的發展需求和冰晶抑制生長的原理,研究人員欲開發出有效的冰再結晶抑制劑,該抑制劑需與天然抗凍醣蛋白一樣具有競爭活性,但不具如同二甲亞碸的毒性和成本。因此,這種需求推動了合成可模擬抗凍醣蛋白作用的聚合物。然而,迄今為止所發現的最有效合成冰再結晶抑制劑—聚乙烯醇(PVA)的效力比天然醣蛋白還低,此外,由於尚未了解何種因素限制了聚合物抑制冰再結晶的效率,使得尋找更強的冰生長抑制劑似乎有停滯的現象。   因此,研究團隊進一步利用大規模的分子模擬來闡述分子作用在冰晶上的機制,其包含聚合物的柔性、長度與如何調節控制其與冰晶結合並防止冰晶生長的效能。研究表明,分子在冰面上的結合時間主要由聚合物結合在冰上強度、長度和聚合物在冰表面散播速度來控制。此外,研究人員也分析了各種控制柔性聚合物結合在冰晶上的因素,並解釋PVA和天然抗凍醣蛋白效能的差距。主要原因是每個抗凍醣蛋白都比PVA與冰的結合更牢固,抗凍醣蛋白的二級結構易區隔出冰晶結合和未結合區塊,使抗凍醣蛋白能快速附著在冰上,從而阻止冰晶的生長。【延伸閱讀】新型纖維素可望降低生質能源成本並治療感染   此項研究首先確認了聚合物結合在冰上傳播時間,研究發現柔性聚合物緩慢散播在冰晶上會限制其抑制冰晶生長的能力,根據這項發現可作為設計柔性聚合物的關鍵變量,為新型柔性聚合物的設計奠定了基礎,該聚合物甚至超過抗凍醣蛋白的效率,並在生物醫學研究中產生重要的影響。

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