TISF 2021

本次研究主要探討中型及長圓金蛛蛛網隱帶的結構不同，所造成的振動模式差異。蜘蛛網面的結構會直接影響到蛛網結構的振動方式，以及能量散布的情形。為了了解蜘蛛網有無隱帶結構對於獵物衝擊網面的影響，使用釣魚線及蠶絲進行模擬蛛網。實驗結果顯示，不論長圓或是中型金蛛其隱帶的長度與體長成正相關。金蛛隱帶的長度與環境溫度、照度和風速的相關性不高。而在複式顯微鏡下發現金蛛隱帶的構造有疏密之分。仿生金蛛網不論是何種類型隱帶，皆無法減少受模擬風吹吹拂網面的振幅，僅有蠶絲密十字型隱帶能夠有效減少受模擬獵物撞擊網面的振幅。此外，蠶絲仿生網的振動幅度較釣魚線小，穩固性較佳。

線蚓(Enchytraeus sp.)與蚯蚓同屬於環節動物門，具有很強的再生能力。Hedgehog(Hh)基因在兩側對稱動物中對體節發育有重要的調控作用，而先前研究中已發現線蚓體內的Hh基因序列，所以本研究希望利用調控線蚓體內Hh基因的表現，探討Hh基因在環節動物生長與再生中的功能。 本實驗首次嘗試將RNAi技術應用在線蚓上。將線蚓浸泡在含有Enc-Hh的dsRNA溶液中以操作RNAi。利用免疫螢光染色法發現Hh基因受到抑制後，線蚓新生體節神經的連接不完整，顯示Hh基因與神經發育有相關性。由於線蚓快速的再生速度、飼養容易、構造簡單及身體透明且方便染色觀察，透過線蚓RNAi技術的建立，除了能進一步探討Hh基因功能外，也希望提供再生研究時的另一種選擇方式。

慢性代謝疾病日益普及，藥物的研發及測藥用的生物模型也越來越被重視，因此我們欲建立一個模擬代謝疾病的生物模型，以供藥物測試對象。研究發現，當果蠅身上發生I'm not dead yet (Indy)基因突變時，會使果蠅在高熱量飲食狀態下延長壽命、降低體重增長，且影響果蠅體內脂質的代謝功能，目前認為這些現象與養分運輸進入細胞的減少相關。本實驗中我們將存在於人類身上且為Indy基因的哺乳類同源基因Solute carrier family 13, member 3 (SLC13A3)轉殖入果蠅體內，並分別在全身、頭部脂肪體、腹部脂肪體及神經細胞中過度表達後，觀察果蠅的生長與代謝變化。實驗結果發現SLC13A3基因於果蠅的頭部脂肪體及神經細胞表達確實會出現與代謝疾病患者類似的生理現象，如壽命縮短、體重及三酸甘油脂增加等，因此我們認為SLC13A3基因於果蠅體內過量表達適合做為代謝疾病的生物模型，對藥物開發極具潛力。

本研究探討渦蟲爬行黏液應用功能，首先分析渦蟲黏液黏性，發現經搖晃刺激渦蟲黏液運動黏度提高約4.66倍；承受正向應力為3.25±0.74 kPa；利用過碘酸硝酸銀染色，以銀染對照，發現渦蟲爬行或搖晃刺激黏液醣蛋白分子量為245、15~10及5 kDa以下，而每次分析都有245 kDa醣蛋白，推測為黏性蛋白。在誘導渦蟲黏液產生抗菌能力實驗中，以不同條件收集黏液進行抗環境細菌(H)實驗，發現未經過濾滅菌黏液能在短時間內產生抑菌環，之後仍有菌落出現，推測此菌落為渦蟲黏液中的細菌，未來將進行菌種鑑定，本實驗也發現渦蟲黏液中含10種細菌；將環境細菌 (H) 進行DNA定序發現為溶血型葡萄球菌 (Staphylococcus haemolyticus)，初步推測渦蟲黏液中細菌具抗菌功能。同時以蛋白質電泳進行分析，發現不同條件下所收集渦蟲黏液色帶位置均相同，但濃度具差異，未來也將針對此部分進行探討。

核糖核酸干擾 (RNA interference, RNAi) 被廣泛應用在渦蟲再生能力相關研究。研究顯示，渦蟲餵食雙股核糖核酸 (double-stranded RNA, dsRNA)與雞肝之混和物，就可產生基因的沈默作用，但是RNAi於渦蟲的作用機轉尚不明確。 tgs-1是渦蟲體內再生幹細胞Neoblasts的前驅細胞早期分化時會表現的標誌(marker)。除此之外，tgs-1基因在小鼠胚胎的發育具有關鍵性的角色。 本研究主要在探討RNAi在東亞渦蟲Dugesia japonica的作用機制與效率。我們利用qPCR檢測目標基因tgs-1在餵食不同次數dsRNA後的基因緘默效率。實驗發現，兩次的dsRNA餵食可以達到最佳的效率。未來我們將進一步探討不同長度的dsRNA對RNAi效果的影響、dsRNA在渦蟲體內的分布與RNAi作用時間、RNAi時胞吞作用所扮演的角色、渦蟲體內與線蟲SID同源基因與膜蛋白的功能保守性。 實驗結果將有助於了解餵食渦蟲dsRNA經由渦蟲腸道進入體內細胞的機制，是提升用餵食dsRNA達到渦蟲基因靜默效果的關鍵。

高基氏體為細胞內重要的胞器，可加工修飾蛋白質並運輸胞囊。我們利用螢光染色法觀察到三種不同物種細胞，高基氏體顯著聚集在細胞的其中一側。細胞分裂時如何平均分配高基氏體給子細胞？實驗利用基因重組轉殖螢光蛋白標記中心粒、微管，發現只有中心體與其延伸的微管會跟高基氏體高度聚集在同一側，破壞掉中心體延伸出的微管會使高基氏體無法聚集，驗證細胞利用中心體延伸的微管來聚集高基氏體。我們還發現細胞分裂時，高基氏體會分散到細胞質各處，細胞分裂後，高基氏體又聚集到中心體周遭。在拍攝活細胞細胞分裂的實驗中，顯示中心體會藉由微管聚集高基氏體並重新排列微管且牽動高基氏體以利平均分配。本實驗確認高基氏體的位置與微管、中心粒移動的高度相關。高基氏體移動並聚集一側有助於建立細胞極性，這與物質運送分泌、細胞爬行皆有關聯。

幹細胞會進行不對稱分裂以維持組織恆定，一個子細胞分化為有特定功能的細胞，而另一個則維持其細胞潛能。粒線體能進行分裂和融合並維持動平衡。現今的研究已經了解，誘導型多能幹細胞(iPSC)的粒線體動平衡變化會促使其直接分化 (Seo BJ, et al., 2018)。然而，果蠅卵巢生殖幹細胞(GSC)內粒線體動平衡與幹細胞分化的關聯仍不清楚。本研究利用容易辨認的果蠅卵巢生殖幹細胞來探討這個問題，並使用UAS-gal4系統與RNAi操縱粒線體動平衡，並發現粒線體融合蛋白被抑制會導致油滴堆積及幹細胞損失。另外，使用左旋肉鹼(L-carnatine)增進脂肪酸代謝，發現增進代謝會導致油滴減少及幹細胞回復。本研究著重於探討粒線體動平衡對GSC維持與脂肪酸代謝的影響，並對粒線體脂肪酸代謝與幹細胞分化的潛在關係提出觀點與佐證，盼未來能有更進一步的研究與醫療方面的應用。

本研究利用RNA干擾與基因過度表現兩種方法，觀察基因表現對果蠅蕈狀體神經突導向的影響。我們以RNA干擾方式降低基因表現，標定dally、octβ2r、sifr與frazzled基因；而基因過度表現則選定frazzled基因。利用果蠅GAL4-UAS系統使神經細胞表現的綠色螢光蛋白，觀察神經突導向情形。由干擾果蠅腦部蕈狀體PPL1-α′2α2神經細胞上述基因，觀察到dally、octβ2r基因在降低表現後，此細胞分別呈現失去神經支配與異常神經支配。sifr基因在兩種不同RNA干擾序列下，表現出不同之結果，一是和wild type的神經突型態相似、另一則是失去神經支配。frazzled基因干擾後，細胞在蕈狀體α2區失去神經支配。frazzled基因在過度表現下，神經突和wild type相比，出現異常導向。綜言之，由我們研究發現透過操控基因表現，果蠅腦部神經突會產生異常的導向與神經支配，顯示果蠅腦部神經系統在分化或發育上，基因扮演極為重要的角色。