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評估棲地適合度能否作為族群豐度的指標－以臺灣山區四種囓齒目動物為例

根據 Ideal free distribution (IFD) 理論，生物個體的分佈會反應棲地品質，棲地品質越高的地方、個體數量越高。生態棲位模擬利用物種出現點位以及相對應之環境條件，模擬物種實際生態棲位，再據此推估研究地區內每一地點的棲地適合度。棲地適合度可反應棲地品質，因此根據 IFD 之預測，棲地適合度越高的地點，可能有越高的族群數量。囓齒動物具短暫生活史，其族群數量往往能快速反應棲地品質，因而與棲地適合度可能存在正向關係。本研究利用最大熵演算法建立臺灣山區四種囓齒目動物 (臺灣森鼠 Apodemus semotus、高山白腹鼠 Niviventer culturatus、黑腹絨鼠 Eothenomys melanogaster、臺灣高山田鼠 Alexandromys kikuchii) 之生態棲位模型，並由文獻中彙整出各物種不同地點的捕捉率 (代表族群相對豐度)，以檢測生態棲位模型所建立的棲地適合度，是否能夠反應各物種之族群豐度。結果顯示，臺灣森鼠、黑腹絨鼠與臺灣高山田鼠的棲地適合度與族群相對豐度存在顯著正向關係。此外，黑腹絨鼠與臺灣高山田鼠在特定族群豐度情境下，能以棲地適合度對應族群豐度的趨勢變化。為了更周全地評估棲地適合度是否為值得信賴之族群豐度指標，未來應建立豐度資料的標準化方法。

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利用海洋深層水預處理幹細胞可透過SIRT1抗氧化路徑修復由D-galactose所誘導老化大鼠的心臟功能

@_@心臟衰老是導致心血管疾病的關鍵因素之一，例如心功能下降和心肌梗塞。先前的研究證實，幹細胞具有自我更新和分化的能力，因此幹細胞在修復受損組織中起著重要的作用。幹細胞可以遷移到心臟，並通過周圍的微環境分化為新的心肌細胞，從而使衰老的心臟再生。實驗結果表明，海洋深層水（DSW）富含礦物質和有機營養素，並具有抗氧化和抗炎特性。 目的： 本研究探討DSW的預處理是否可以增強幹細胞功能。如果可以的話，DSW預處理幹細胞對老化心臟再生的治療效果要比一般幹細胞治療的更有效。 方法：間質幹細胞（MSCs）和DSW將用於研究DSW對幹細胞能力的增強作用。然後將進行衰老的動物模型以進一步闡明對DSW預處理的幹細胞的治療效果。 結果： 細胞實驗證實DSW可通過激活IGF1R增強幹細胞功能。將8週齡的Wistar雄性大鼠用於老化動物模型，並將老鼠分為四組，包括Sham（6個月大的大鼠），Aging（以D-galactose誘導2個月 ），aging + Stem cell（以一般幹細胞治療）和aging + DSW-Stem cell（以DSW預處理後的幹細胞治療組）。先前的實驗結果表明，在老化組的心臟組織中可以觀察到cytochrome C, caspase 3等細胞凋亡蛋白的表現量有所上升；在本研究結果表明，在老化組p53老化蛋白質表現量上升； Sirt1，SOD等抗氧化蛋白表現量下調。相比之下，與Aging + Stem cell組（以一般幹細胞治療），Aging + DSW-Stem cell組（以DSW預處理後的幹細胞治療組）相比，心臟組織中的上述所有蛋白質表現均得到顯著改善。 結論： 與普通幹細胞相比，DSW能夠增強幹細胞幹性，而DSW預處理的幹細胞在治療衰老引起的心力衰竭方面顯示出潛力。

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基於複數多維結構特徵提取的雌激素受體活性預測器-多維度學習

@_@隨著人類工業及科技發展，許多新興的化學物質隨著工業製程，或是其為產品本身被排放至自然環境中。其中某些新興化學物質將會干擾體內荷爾蒙運作，因此被稱作是內分泌干擾素。目前已有多項報告顯示人類所排放的化學物質將會對環境中的生物造成生理功能上的負面影響，另外，某些人類於工業製程中使用的化學物質也具有一定的腺體毒性。然而，此類新興物質具有大量類似異構物，實驗上鑑定大量化學物質需耗費大量時程，因此提出一個能預測化學物質與受體活性的模型將有助於人類鑑定及分析內分泌干擾素。本研究利用CERAPP所提供的資料集，建構出一種以化學物質之One-hot編碼與化學結構圖，兩種不同維度的結構資訊做為特徵提取對象，並嘗試預測其與雌激素受體的結合活性，稱作Multi-D learning。本研究報導了透過兩種複合數據訓練的深度學習網路比兩者個別訓練的網路表現得更好，並進行了案例研究，並且得出了幾例十分有利的結果。綜上所述，我們訓練了一個多輸入的類神經網路稱作Multi-D learning，並且可以用於其他研究人員篩選會與雌激素受體結合的化學物質。

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以阿茲海默氏症小鼠初級細胞培養和動物模式評估具TrkB促效劑潛力化合物之治療效果

@_@阿茲海默氏症(Alzheimer ' s disease, AD)是目前最常見的神經退化性疾病之一，至今尚無顯著有效的治療方法，該疾病會導致認知和行為問題，不論是對於個人或社會都造成極大的負擔。AD在病理學上主要有兩個病徵：類澱粉蛋白(β-amyloid peptides , Aβ)堆積成的斑塊(plaques)及Tau蛋白的過度磷酸化所導致的神經纖維糾結(neurofibrillary tingles, NFTs)。許多研究顯示AD病患腦中之腦源性神經滋養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)濃度較正常人低，且此現象可讓更多的Aβ生成。BDNF結合其受體原肌球蛋白相關激酶B(tropomyosin-related kinase B, TrkB)可調節長期增益效應(long-term potentiation, LTP)、突觸可塑性和神經元分化等，因此增強BDNF/TrkB訊號傳遞成為AD治療之潛力策略。7,8-二羥基黄酮(7,8-dihydroxyflavon, 7,8-DHF)是目前已知的最佳TrkB促效劑，可與細胞膜上的TrkB受體結合並引發受體之同源二聚化而啟動下游之訊息傳導。本研究使用7種與7,8-DHF結構類似，以及8種與Coumarin結構相似之化合物，篩選出具潛力之TrkB促效劑。首先確定Aβ25-35對小鼠海馬迴初級細胞培養的有效傷害濃度為5 µM，以建立AD體外模式篩選平台；我們以此平台篩選出最具神經保護之化合物ZN014進入動物實驗。我們以透過立體定位注射Aβ25-35到小鼠海馬迴CA1區建立AD小鼠模型，再評估7,8-DHF與ZN014對AD動物模式之效用，用藥期間進行一系列行為實驗，結果顯示ZN014可有效改善Aβ25-35所導致的短期記憶受損。在病理與分子機制分析上，我們利用免疫組織化學染色和西方墨點法分析小鼠海馬迴組織，結果表示ZN014可改善Aβ25-35所導致的神經細胞缺失，也可以緩解小鼠海馬迴的神經發炎。ZN014可能是藉由降低神經發炎以保護神經，進而改善因Aβ25-35所導致的記憶受損。綜合上述結果ZN014也許可以開發成具有AD治療潛力的藥物。

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中藥配方顆粒劑B307對運動與代謝的影響

@_@人類使用草藥已有數千年的歷史，長期以來亞洲人也經常使用中草藥來治療各種疾病。在臺灣，近年來也開始用現代科學的角度研究中草藥對身體功能的影響。目前已有許多研究結果顯示：中草藥能夠增促進改善運動期間代謝功能的調節以及增進運動的表現。因此，中草藥的應用也漸漸受到運動科學領域的重視。本論文以人參、丹參、五味子、麥門冬等四種中草藥組成的中藥配方顆粒劑B307作為增補劑，利用細胞與動物模式，探討中藥B307對運動表現與代謝功能調節的影響。論文第一部分實驗首先利用SH-SY5Y人類神經瘤母細胞與H9c2大鼠心肌细胞模式，檢視B307對神經與心肌細胞放電表現與細胞內鈣離子流的影響，實驗結果發現B307處理會顯著增加SH-SY5Y神經細胞放電表現與H9c2心肌細胞的鈣離子內流強度。論文第二部分實驗使用鴿子離體胸大肌模式，檢視B307對鴿子離體胸大肌的收縮力量與疲勞曲線的影響，實驗結果發現鴿子餵食中藥B307二週後，離體胸大肌的收縮力量與疲勞曲線明顯大於空白處理的鴿子胸大肌，而且較不容易產生疲勞。綜合實驗第一、二部份結果，說明B307可以透過增加神經細胞放電表現與心肌細胞鈣離子內流來增強鴿子胸大肌的運動表現。論文第三部分實驗使用去甲狀腺大鼠作為實驗動物，檢視餵食B307後，是否可以明顯改善代謝功能低下的症狀？實驗結果發現甲狀腺大鼠餵食中藥B307二週後，可以有效緩解大鼠甲狀腺切除引起的心肺運動功能障礙，實驗第三部份結果說明B307可以作為緩解甲狀腺切除引起的心肺運動功能障礙的替代醫療。綜合上述結果，我們認為以人參、丹參、五味子、麥門冬等四種中草藥組成的中藥配方顆粒劑B307，應該可以作為增強運動與代謝生理功能的增補劑。

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我國多元入學制度與牙醫學生地理分布關係之研究

高等教育發展與國家社會的發展環環相扣，而高等教育的選才機制，是影響人力素質和國家未來競爭力的關鍵要素。我國大學多元入學管道包括繁星推薦入學、個人申請入學以及考試入學等。在臺灣，以大學牙醫教育培育牙醫師，透過醫事人員的養成，可提高醫療品質。但是，目前國內面臨執業牙醫師過剩、分布不均和城鄉差距等問題，因此，了解國內牙醫學生地理分布，對於執業牙醫師區域平衡非常重要。本研究旨在探討牙醫學系多元入學發展，比較不同入學管道與各區域高中畢業生入學機會之差異，並分析牙醫學生分布、牙醫學校位置與執業牙醫師地理分布之關係，進而評估其對於平衡牙醫師區域分布之影響。本研究採用次級資料研究法，研究時間範圍涵蓋2013-2020年，統計分析臺灣各縣市的牙醫新生人數、各牙醫學校錄取學生的狀況、各縣市執業牙醫師人數以及各縣市的人口總數等，以探討多元入學制度與牙醫學生地理分布之關係。研究發現，2013-2020年間牙醫學校多元入學採繁星推薦入學和個人申請入學的比例漸增，而考試入學的比例漸低，且政府控管國內牙醫學系招生人數總額，以調節執業牙醫師的人力。牙醫學生分布存在城鄉差距，牙醫學生集中來自於六都直轄市、設置牙醫學校城市和臺灣北部地區，但是若考慮城市/地區人口因素，臺灣每10萬人口之牙醫學生分布的城鄉差距則相對不顯著。考試入學管道對於北部地區學生較有利，繁星推薦管道則可發揮平衡的作用，多元入學制度的推動，有助於平衡各地區高中生入學機會。以牙醫學校的選才而言，各地區牙醫學校偏好的入學管道不同，牙醫學生則傾向選擇與他們成長地點相同的牙醫學校就讀。此外，臺灣各縣市的牙醫師指數和牙醫學生指數呈高度正相關，執業牙醫師與牙醫學生均主要分布在六都直轄市、設置牙醫學校城市以及臺灣北部地區，但是執業牙醫師的分布比牙醫學生更集中在北部地區。牙醫師傾向選擇其成長、牙醫學校等位置附近，作為他們的執業地點。牙醫學生和執業牙醫師的區域平衡，對於落實全國口腔保健非常重要，因此，必須合理控制牙醫學生的總數、地理分布以及妥善分配牙醫教育資源，以解決牙醫師的人力供需及和城鄉失衡的問題。

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干擾素誘導四肽重複蛋白5 (IFIT5) 在神經膠質母細胞瘤的細胞增殖與移動所扮演的角色

@_@多型性神經膠質母細胞瘤 (Glioblastoma multiforme，GBM) 是成人最常見且最為惡性的原發性腦癌，以高復發率和低5年生存率著稱，目前還沒有發現有效的治療方法。現在主要的治療方式是以手術切除合併化療和放射治療。之前研究表明，神經膠質母細胞瘤之癌幹細胞 (Glioblastoma stem cells, GSCs) ，與腫瘤之增生、轉移、抗藥性及預後復發有關。若能針對調控神經膠質母細胞瘤之癌幹細胞(GSCs)的生長維持機制，找出抑制腫瘤生長的方法，將會是治療多型性神經膠質母細胞瘤(GBM)的新方法。IFIT5 (Interferon-induced protein with tetratricopeptide repeats 5)是IFIT protein家族的一員，為細胞在病毒防禦上的重要蛋白質。IFIT5在細胞表面肌動蛋白絲(actin)豐富處表現。實驗室之前的研究使用OncoLnc分析TCGA資料庫發現不論在神經膠質母細胞瘤或其他低程度神經膠質瘤中，高表現IFIT5的患者有較低的整體存活率。為研究IFIT5在神經膠質母細胞瘤的功能，本實驗利用U87-MG此種多型性神經膠質母細胞瘤及其過度表現IFIT5的細胞株發現，過度表現IFIT5會抑制多型性神經膠質母細胞瘤及其癌幹細胞的增殖和移動能力。

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山區農業對生態系營養循環的影響—以坪林茶園為例

攔截沉降(Occult deposition)是大氣沉降物經由雲霧進入營養循環的沉降型態。此形式進入生態系水量雖相對雨水少，但因雲霧一般形成於 污染物濃度較高的近地表處，而且霧滴的顆粒粒徑較小導致霧水攔截 物質的總表面積遠高於相同體積的雨水，使得霧水中污染物濃度通常 較雨水高，物質透過雲霧進入生態系統的量亦可能相當可觀。臺灣的雲 霧林帶是茶葉的重要產區，除降雨外，雲霧也是營養輸入的重要途徑， 為因應全球茶葉需求增加，大量施用含氮肥料、茶園面積擴張均可能直 接或間接影響生態系統營養收支的平衡。本研究於台灣北部地區的一 處茶園收集並分析雨水、霧水、穿落水、溪水，以評估山區農業生態系 統營養收支的情形。離子在雨水中的濃度由高到低依序為 Cl- > Na+ > SO42- > K+ > NO3- > NH4+ > Ca2+ > Mg2+，在霧水中則為 Na+ > Cl- > NO3- > Mg2+ > SO42- > Ca2+ > NH4+ > K+。由於研究茶園靠近台灣東北海岸， Cl-、Na+是雨霧水中相對豐富度最高的離子，顯示海洋飛沫是影響雨霧 水化學的重要因素。所有離子和有機氮在霧水中的濃度均明顯高於雨水，而離子濃度比率(fog : precipitation)由小到大依序為 K+ (2.11) < NH4+ (5.59) < SO42- (6.99) < Ca2+ (9.25) < Cl- (9.26) < NO3- (10.3) < Na+ (14.2) < Mg2+ (22.2) < DON (46.9)，介於有主要污染來源 (多大於 10)和沒有污染來源 (小於 5)的地區間，可能和茶園鄰近大台北地區但周圍主要被森林覆蓋有關。主成分分析結果指出農業活動是造成霧水 K+、NH4+濃 度變異的主要原因，表明霧水化學更容易因局部地區排放而改變。Ca2+、 Mg2+在穿落水中含量較高，應是來自雨水與茶樹樹冠的淋溶作用，且 雨水中多數離子的濃度和淨穿落量的負向關係顯示濃度梯度差可能是 造成雨水與茶樹樹冠交換的重要機制。

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錦花雀(Taeniopygia guttata)築巢行為之轉錄組分析

@_@築巢是對鳥類繁殖一項很重要的行為，並也長期讓生物學家十分著迷。然而，我們對築巢行為的基因作用機制和築巢伴侶之間的互動協調行為了解甚少。我們使用轉錄組定序（RNA-seq） 的技術，來分析斑胸草雀(Taeniopygia guttata) 的四個腦區的基因表現，以分別尋找參與公鳥和母鳥類築巢行為的基因。我們發現與築巢行為相關基因的表現可能主要受到築巢夥伴驅動，且公鳥的撿巢材的行為和母鳥待在巢內的行為是受到不同腦區的不同基因模組所調節。此外，我們發現築巢伴侶除了在築巢行為的表現上具有同步性，也在少數基因上發現同步的基因表現。我們的研究提供了第一個鳥類築巢行為的轉錄組證據，並發現同步現象也可以在採取不同行動的社會夥伴之間的合作行為中找到，例如在雙親築巢物種的築巢行為。

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Ngal蛋白對自體顯性遺傳多囊腎疾病細胞模式之治療影響與機制

@_@多囊腎疾病(Polycystic kidney disease, PKD)為最常見的遺傳疾病之一，盛行率高達1:400~1:1000，患者主要病徵為其腎元中各個部位發展出許多充滿液體的囊泡(cysts)構造。自體顯性多囊腎疾病(Autosomal dominant polycystic kidney disease; 簡稱ADPKD)為多囊腎疾病中最常見的類型，由PKD1 (佔其中85%)或PKD2 (佔其中15%)基因發生突變所導致。PKD1與PKD2分別表現polycystin-1 (PC1)與 polycystin-2 (PC2)蛋白，而PC1或PC2的功能缺損造成腎臟上皮細胞之不正常增殖，並進而導致囊泡形成。隨著ADPKD的進程，囊泡體積增加並破壞正常腎臟組織的結構，進而造成腎功能損傷，最終導致患者之腎臟衰竭。我們先前的研究建立了ADPKD之疾病模式鼠(Pkd1L3/L3小鼠)，並利用基因轉殖技術使病鼠在腎臟中大量表現外源性neutrophil nelatinase-associated lipocalin (Ngal)，結果顯示能夠減緩囊泡的進程並延長病鼠的壽命。Ngal是一22-kD之分泌性蛋白，尿液中之Ngal含量常用作檢測患者是否具有腎臟疾病的指標，而文獻中指出Ngal與其受器Ngal receptor (Ngal-R)之交互作用與細胞內鐵離子運輸有關，並能進一步誘導細胞凋亡(apoptosis)。然而，Ngal在ADPKD中之作用機制仍未知，如用動物模式(in vivo)進行研究有許多困難，如細胞間複雜之交互作用以及研究費時等，因此在本研究中建立3D細胞平台，並直接利用ADPKD疾病細胞模式(Pkd1L3/L3)進行Ngal蛋白之作用機制研究。細胞存活實驗(MTT)與細胞增殖實驗(BrdU incorporation)之結果顯示小鼠Ngal重組蛋白(mNgal)顯著降低ADPKD細胞模式之細胞活性與增殖，並顯著地抑制囊泡生長。根據流式細胞儀分析(flow cytometry)與西方墨點法(western blot)結果顯示，小鼠Ngal重組蛋白顯著抑制ADPKD細胞中ERK與AKT訊息傳遞路徑並誘導細胞凋亡與細胞自噬(autophagy)。再者，於ADPKD細胞中大量表現分泌性小鼠Ngal蛋白顯著抑制細胞增殖與囊泡生長，但大量表現非分泌性小鼠Ngal蛋白則不具有相同之抑制效果；這些結果表示Ngal需要從ADPKD細胞中被分泌出，才能抑制細胞增殖。未來我們將利用CRISPR技術將疾病細胞之Ngal-R基因剃除，進一步探討Ngal與Ngal-R在ADPKD中之作用機制。希望有助於了解Ngal在ADPKD細胞中之治療效果與機制。