實驗室簡介

馬念涵老師實驗室研究微型RNA (miRNA) 對於黑色素瘤 (melanoma) 的分子機制，熊本大學Satoshi Fukushima等三位教授長期致力於臨床皮膚疾病研究並收集許多日本病患檢體, 兩方因而共同合作發現微型miR-524-5p的表現量可以作為摽靶治療BRAF抑制劑用於黑色素瘤患者反應的預後標記並與治療抗性有關, 此成果已在今年發表在Neoplasia 期刊上，未來將繼續共同探討微型RNA在黑色素瘤之免疫治療新領域中的作用及將其應用於臨床上偵測疾病及治療方面。 

我們實驗室致力於了解癌症的分子機制，疾病的生理模式以及將其應用於臨床治療。在過去幾年間，我們實驗室成功建立了強而有力的系統性的訊息傳導篩選平台，在此平台下，我們可以：

1. 尋找重要的微型核醣核酸(miRNA)作為可能的治療疾病的標靶、追跡疾病或輔助診斷的疾病標記。
2. 解析中藥減輕化學療法副作用的分子機制。

　　到目前為止，我們實驗室篩選了在MAPK/ERK pathway中具有特異性的微型核醣核酸並且發現其中的miR-524-5p可以調控MAPK/ERK pathway活性，並且mir-524-5p可以影響在黑色素瘤(melanoma)中MAPK/ERK pathway的兩個致癌蛋白(onco-proteins)的表現 (Liu et al., Oncotarget, 2014). 除此之外，我們也發現miR-596可以透過抑制MAPK pathway中的MEK1蛋白表現進而抑制MAPK pathway活性以及抑制細胞凋亡(Apoptosis)相關的蛋白質BCL2L1, MCL1的表現，進而抑制黑色素細胞的生長。(Liu et al., J Invest Dermatol, 2017)

　　我們發現台灣特有的草藥在動物模式中可以抑制發炎反應並且更進一步的發現其分子機制是透過抑制NF-κB以STAT3兩個發炎反應的訊息傳導路徑進而抑制發炎反應。(Lin et al., Sci Rep. 2017)這類新的發現在癌症的轉譯醫學領域具有影響力，並且期待未來將會應用於臨床治療。
本實驗室積極與臺灣及國際的實驗室有良好的合作關係，過幾年中亦發表多篇研究成果。此外，本實驗室與醫院醫生及生技公司有合作關係，期待將研究成果推展至臨床及應用領域。

非常歡迎任何對於我們研究領域感興趣的人加入我們實驗室！

研究目標

運用技術

● 診斷與預後的疾病標記
● 訊息傳導路徑
● 癌症與幹細胞生物學
● 疾病與藥物機制

● 微型核醣核酸分析
● 細胞生物
● 高通量即時聚合連鎖反應(High throughput real time PCR)
● 以細胞為平台的高通量訊息傳導路徑篩選平台

研究主題簡介

1. 微型核醣核酸在訊息傳導路徑的機制

微型核醣核酸(miRNA)是一種非編碼的RNA序列，約19-25個核醣核酸構成。微型核醣核酸被發現可以透過轉錄後調控(post-transcription regulation)調控基因表現；到目前為止已有大量研究證實微型核醣核酸可以有效的調控與癌症相關的訊息傳導路徑，然而，到底微型核醣核酸是如何調控訊息傳導路徑仍然有很多未知的地方。

MAPK/ERK訊息傳導路徑是一個高度保守(conserved)的細胞內訊息系統，高度保守的意思是在很多生物中都具有類似的序列或機制，由於這些序列或機制在維持生命中扮演相當重要的角色，因此很少發生突變。然而，很多癌症經常被發現其MAPK/ERK訊息傳導路有突變現象，像是KRAS, NRAS或是BRAF突變而導致MAPK/ERK訊息傳導路徑不正常活化。在黑色素瘤(melanoma)中被發現超過60%的黑色素瘤有MAPK/ERK pathway突變現象，而在這些MAPK/ERK pathway突變的黑色素瘤中又以BRAFV600E為主要突變蛋白(~90%)。

在我們實驗室中，我們發現正常的黑色素細胞中mir-524-5p的表現量相當高，並且可以調控MAPK/ERK訊息路徑使其維持正常功能(圖A)，然而在黑色素瘤中的mir-524-5p的表現量相當低(圖B)，當我們讓mir-524-5p在黑色素瘤細胞中過度表現時則可以讓黑色素瘤的MAPK/ERK pathway活性降低，此外我們發現mir-524-5透過降低BRAF與ERK蛋白質表現達到抑制黑色素瘤的MAPK/ERK訊息傳導路徑(圖C)，顯示mir-524-5p可能可以做為黑色素瘤治療的標靶潛力。此篇研究已發表在2014年Oncotarget (Oncotarget. 2014 Oct 15;5(19):9444-59.)

除了miR-524-5p之外，我們也發現在黑色素瘤中miR-596同樣表現量很低，並且當我們在黑色素瘤細胞中過度表現miR-596時，miR-596可以抑制MPAK pathway中的MEK1以及細胞凋亡中相關的MCL1, BCL2L1的蛋白表現(圖c)，進而抑制黑色素瘤細胞的生長。並且我們也在病人的黑色素瘤中發現，miR-596表現量高的存活率顯著高於miR-596表現量低的病人(圖a)。從以上結果可以得出miR-596可能可以做為治療黑色素瘤的病人與做為病人癒後的疾病標記潛力。此文章已經發表在2017年的The Journal of investigative dermatology. (J Invest Dermatol. 2017 Nov 25.)

2. 牛樟芝的抗發炎反應機制

發炎反應是身體的先天防禦機制(innate immune system)，當有外來病原體入侵時能夠快速反應並消除其威脅，然而，雖然發炎反應在我們身體的免疫機制中相當重要，但是發炎反應與很多疾病的發生有直接關係如癌症。發炎反應發生時會活化免疫細胞、分泌細胞激素以及促進修復反應。但是長期的發炎反應會造成細胞逐漸癌化，許多免疫細胞分泌出原本用於促進傷口癒合的血管新生激素與細胞增殖激素不但不會消滅癌細胞，反而會促使癌細胞生長。在發炎反應過程中，巨噬細胞在促進發炎的進程中扮演很重要的角色。

牛樟芝的學名為Antrodia cinnamomea (AC)，是一種台灣特有種，在早期原住民常常用它來治療肝痛，在近年來更進一步發現牛樟芝有多種生物活性物質並具有抗發炎、抗癌症、抗B型肝炎以及具有護肝作用，雖然牛樟芝被認為具有免疫調節以及護肝功能。但是到目前為止，仍然不清楚其粗萃取物與免系統之間的交互作用與機制。

在我們實驗室中，將牛樟芝的粗萃取物(CCM111)以我們實驗室建立的訊息傳導路徑篩選平台篩選，發現CCM111對TLR4, NF-κB以及STAT3 訊息路徑有抑制效果，這三個訊息傳導路徑分別與革蘭氏陰性菌的感染以及發炎反應有關。我們更進一步的以小鼠的巨噬細胞為平台，發現CCM111具有抑制一氧化氮(NO)生成的以及抑制發炎反應相關的iNOS, COX-2兩個酵素的生成，並且我們更進一步的發現CCM111是透過抑制巨噬細胞的NF-κB以及STAT3訊息路徑來抑制發炎反應。除此之外，我們也透過訊息傳導路徑的篩選發現CCM111在STAT家族中能抑制Tyk2磷酸化，進而導致STAT3訊息傳導路徑活化受到抑制。並且，我們也發現CCM111可以抑制多種細胞激素的分泌。為了了解CCM111中的有效成分，我們利用管柱層析(Column Chromatography)的方式將CCM111純化成七個次分層(Subfraction) 並且發現活性成分主要集中在F4。此文章已經發表在2017年Scientific Reports. (Sci Rep. 2017 Jul 7;7(1):4862.)

由於發炎反應在肝纖維化的進程中扮演重要的角色，因此我們利用動物模型與細胞株來研究CCM111與肝纖維化之間的作用機制。在實驗結果中，我們發現CCM111可以減輕四氯化碳(CCl4)與二甲基亞硝胺誘導老鼠的肝纖維程度與降低肝臟損傷，有效的降低肝指數AST, ALT。

我們更進一步利用西方墨點法分析，發現CCM111可以透過抑制TGF-β 訊息傳導路徑來抑制造成肝纖維化相關的蛋白質表現。並且我們利用細胞模型：星狀細胞(HSC-T6)，也發現CCM111可以抑制TGF-β 訊息傳導路徑與抑制肝纖維化相關的蛋白質表現。此外，我們利用次世代定序(Next-Generation Sequencing (NGS))分析 四氯化碳誘導肝纖維化的肝臟組織，我們發現CCM111可以抑制TGF-β, WNT 與STAT3下游基因的表現。從我們的實驗結果中顯示，CCM111很可能是透過抑制TGF-β1/Smad, WNT 與STAT3訊息傳導路徑來減輕肝纖維化的症狀。(此研究正在投稿中)

3. 探索與腫瘤放射線治療抗性相關之微型核糖核酸

放射線治療，化學治療和手術是現今傳統的癌症治療方法。50%以上的癌症病患需要接受放射線治療，並且有部份的病人產生放射治療抗性，導致預後不良，其中包括腫瘤復發及轉移。若我們可以事先預測哪種治療方式是對病患有效的，治療成功率以及癌症病患的存活率便可增加。然而，仍然有非常多疑問無法解釋放射線治療為何效果不同，為何相似的腫瘤大小、狀態、程度與放射線劑量相同的情況下有些人的腫瘤會復發。因此在這種情形下，探討"放射線抗性腫瘤"訊息傳導路徑的失調與發展相關藥物更顯得重要。

在我們實驗室中，以具有放射線治療抗性病患的血液為研究樣本，分析與放射線抗性相關的微型RNA作為放射線治療六個月之內的預後標記與放射線抗性的機制，此項技術已經通過台灣專利 ( #106123853 approved )，另外也申請了美、中等地區專利權( #15/691,730；#201710581670.0)

4. 探索微型核醣核酸作為慢性腎臟病人中得到泌尿道上皮細胞癌疾病標記的可能性

泌尿道上皮癌(Urothelial carcinoma, UC)是台灣泌尿系統特有型態的癌症，發生在慢性腎臟病 (Chronic kidney disease, CKD)病人3至5期由55%上升到71%，顯示UC的發生在的CKD族群有正向關係。截至2015年CKD全球盛行率為 8-16%，於2008年健康檢查資料發表的報告推估，台灣 CKD 全國盛行率為 11.9%，UC現行臨床所使用的診斷方式為腰痛、血尿等症狀，合併尿液細胞學與膀胱鏡檢查，然而這對早期的UC的發現是困難的，所以建立一個非侵入且簡單的檢測方式是需要的。

我們實驗室透過高通量RT-QPCR方法來篩選出透析病患尿液與血液檢體中與泌尿道上皮癌相關的微型RNA，用於判斷罹患泌尿道上皮癌風險的機率。此成果未來能夠直接應用在臨床做篩檢，觀測慢性病中發生癌症的可能性，尤其使高風險族群有判斷依據以及進行長期的追蹤研究，對癌症病患有實質上的幫助。