Academic Hub
ORCID ID: 0000-0002-3913-5338
ResearcherID: B-4768-2009
Scopus Author ID: 720261626
研究方向：
本實驗室主要研究的方向是利用基因體微陣列（microarray）的技術、輔以生物資訊（bioinformatics）的工具，來尋找與疾病相關的生物標記[例如：基因、單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism, SNP)、微小RNA (microRNA)、DNA甲基化 (DNA methylation)、長片段非轉譯RNA(long non-coding RNA)等]，及利用分子生物學的技術探討與疾病形成與演變相關的分子機轉。盼本實驗室的研究成果可助於發展針對不同疾病的個人化醫療。
研究主題：
一、覆氧時調控NDRG1之機轉研究
在過去數十年中，缺氧一直是受矚目的研究課題。因為研究中發現，缺氧腫瘤較不易被治療且病人的預後較差。但實際上，缺氧腫瘤細胞內、氧濃度是一直變異的；因腫瘤內的血管分布既沒效率且不穩定，使腫瘤內缺氧的區域常會因血液再灌流而重新覆氧。過去數篇研究也曾報導癌細胞經缺氧並覆氧的刺激後，會增加其抗藥性及轉移的能力。因此，因缺氧/覆氧常伴隨出現，故我們必須將缺氧與覆氧視為一體兩面的細胞刺激。但過去僅專注於細胞對缺氧的研究，細胞對覆氧的適應機轉仍知道有限。
先前利用乳癌細胞於覆氧的基因體研究中，我們發現127個基因參與此反應。傳導路徑分析中亦發現這些對氧濃度變化有反應的基因中，主要參與的傳導路徑為HIF-1-alpha轉錄因子調控路徑與C-MYC轉錄因子啟動的下游基因。而其中，NDRG1基因於覆氧後的變化最劇烈，並且此基因又受MYC訊息傳導路徑所調控，故我們假設NDRG1基因於癌細胞適應氧濃度變異中、扮演一重要角色。雖然過去研究曾指出、NDRG1基因可於缺氧的環境下表現，且與癌細胞轉移的能力相關。但調控NDRG1基因的詳細機轉與其在覆氧時所扮演的角色仍不明瞭。因此，我們計畫全面性地研究NDRG1基因於氧濃度變化時的詳細調控機轉。為證明所提的假設，我們提議進行下列實驗以達成的目標包括：
第一、尋找直接調控NDRG1基因的轉錄因子及其結合位置；
第二、尋找直接調控NDRG1基因的微型核糖核酸及其結合位置；
第三、研究NDRG1基因的調控是否受其啓動子中甲基化程度影響；
第四、利用癌細胞的體外實驗及裸鼠實驗模型來探討NDRG1基因於生理功能上所扮演的角色。
利用基因學技術、功能測試與生物資訊分析，本計劃能讓我們更深了解NDRG1基因，在癌細胞面對不同氧濃度變化環境中、在基因轉錄及生理功能上所扮演的角色。藉由更清楚地了解癌細胞如何適應其周圍環境的分子機轉，有助於我們發展針對腫瘤惡化的治療方式。
二、不同氧環境下非轉譯RNA(noncoding RNA)的調控機轉研究
首先，我們研究微小RNA (microRNAs)與N-myc downstream-regulated gene 1 (NDRG1)之間的調控關係。利用Nanostring nCounter的生物晶片、生物資訊的預測分析及實驗驗證，我們發現覆氧時，miR-769-3可抑制NDRG1的基因與蛋白質表現。此外，miR-769-3p還可藉由誘發細胞凋亡來抑制細胞的生長。本研究是第一個證明NDRG1可受到miRNA的調控，也是第一個探討miR-769-3p功能的研究。
另外，過去研究指出長片段非編碼核糖核酸(long non-coding RNA; lncRNA)會受到外在刺激活化來調控其目標基因的表現而造成癌細胞的惡化。目前在乳癌中、受氧調節之lncRNA的表現圖譜仍不清楚。因此，我們去鑑定乳癌細胞中受氧影響的lncRNA，並探討lncRNA調控其目標基因的機制。本研究使用次世代定序技術檢查於常氧，缺氧和覆氧情況下，乳癌細胞中lncRNA的表現圖譜。找到了472個lncRNA的表現量受氧濃度影響，並選擇了反應最大的lncRNA NDRG1-OT1做進一步研究。在常氧的條件下,大量表現NDRG1-OT1並用微陣列分析找到受NDRG1-OT1調節的目標基因及其功能。在這些目標基因中，我們發現NDRG1的基因表現量和蛋白質含量皆能被NDRG1-OT1抑制。最後，免疫共沉澱實驗顯示NDRG1-OT1是通過促進泛素蛋白來降解NDRG1蛋白。本研究首先發現在乳癌細胞中NDRG1蛋白的調控可經由lncRNA NDRG1-OT1的表觀遺傳來達成。
接著我們進一步探討NDRG1-OT1如何在DNA層級轉錄調控其目標基因NDRG1。我們利用螢光素酶報告基因檢測法（Luciferase reporter assays）、質譜儀、生物資訊工具、基因調控與西方點漬等方法去尋找與NDRG1-OT1共同作用的蛋白質。出乎意外地，不同片斷的NDRG1-OT1對相同的目標基因NDRG1竟有不同的功能。第一段NDRG1-OT1(1–149 bp)對NDRG1活性無任何作用；第二段NDRG1-OT1(150–263 bp)可藉由增加與hnRNPA1連結能力進而抑制NDRG1；第三段NDRG1-OT1(264–392 bp)藉由與缺氧促進因子(hypoxia induced factor-1 alpha)結合而促進NDRG1活性；第四段NDRG1-OT1(393–508 bp)藉由缺氧時降低KHSRP而抑制NDRG1的活性。本研究中，我們首度發現長鏈非編碼核糖核酸(lncRNA)新的調控方式，即不同片段的lncRNA對於相同的目標基因可藉由連結不同的蛋白質而有南轅北轍的功用。
三、Semaphorin (SEMA)基因家族對肺癌的影響
肺癌為台灣地區致死率最高的癌症，並且台灣民眾因肺癌而死亡的增加速度已是世界之最。僅管目前早期診斷與標準治療上已有顯著進步，但肺癌被診斷出時往往已在後期，並且預後極差，平均5年存活率只在15%左右。雖然抽煙為肺癌的主要危險因子，但也僅20%左右的抽煙者罹患肺癌。再者，正常支氣管上皮細胞轉變成肺癌的過程需許多基因的損傷。雖然有些基因，例如EGFR、KRAS、PI3K、p53等，已被報導與肺癌形成有關，但詳細的機轉仍不清楚。
在我們先前對非吸煙女性肺癌病患的基因體研究中發現，semaphorin (SEMA)家族的許多基因，例如SEMA3B、SEMA3G、SEMA5A、SEMA6A及SEMA6D，其基因表現量都很顯著地降低。功能性分析也顯示，軸突指引訊息及Ephrin受體訊息是前三個最顯著的功能。不過，SEMA基因在肺癌上的角色，知道的卻很少。因為這些指引分子大體上是控制細胞的轉移及附著，故我們假設這些基因可能參與肺癌的形成機轉。為了證明我們的假設，我們提議進行下列實驗以達成的目標包括：第一、藉大量表現semaphorin基因於肺癌細胞株中探討這些基因於肺癌生成上的作用；第二、利用微陣列來探討semaphorin基因於肺癌生成的分子機轉；第三、利用裸鼠實驗模型來進一步探討semaphorin基因於體內功能上所扮演的角色。
利用基因學技術、功能測試與微陣列分析，我們實驗室希望能了解Semaphorin基因，在肺癌細胞的功能及在基因機轉上扮演何種角色。藉由更清楚地了解此疾病形成與演變的分子機轉，有助於我們發展個別針對肺癌的治療方式。