本網站建議使用chrome瀏覽器閱覽
最新消息
【課程公告】暑期跨領域專題研究
April 7, 2016
由陽明大學與中研院老師聯手合作的跨領域專題研究,以尖端科學為議題,帶領學生進入實驗室的研究領域,以動手做的方式面對真實的科學議題學習科學研究,歡迎對生醫科學研究有高度興趣的你來報名,為期兩個月的暑期專題研究將幫助你學習團隊合作精神與溝通表達能力。
暑期跨領域專題研究資訊:(詳報名表單內之介紹)
報名資格:陽明大學 大學部學生
研究地點:陽明大學與中研院
研究時間:2016/7/1-2016/8/31
研究津貼:10000元/月
錄取名額:18名,各研究主題各一個名額
報名時間:即日起至2016/04/30
報名方式:網路報名,請於下列網址報名
http://goo.gl/forms/HCey5PAa5r
配對名單:預計2016/05/13以電子郵件寄發通知
研究主題1──運用奈米影像研究登革病毒與宿主的交互作用
聯合師資:陽明藥理所 兵岳忻 副教授
中研院生醫所 林宜玲 研究員
登革病毒是全球主要傳染病原體之一,由於對登革病毒複雜的感染過程瞭解甚少,因此目前沒有抗病毒藥物可以治療或預防登革病毒的感染。為了解決這個問題,我們利用先進螢光影像技術來研究登革病毒,這是一種具有非侵入性、高時空分辨率和高探測靈敏度的奈米影像技術。目前,我們的實驗室已成功出結合了物理和光電技術來追蹤了解單病毒顆粒在活細胞內的行為表現,例如病毒在細胞內傳遞路徑、病毒如何藉由與不同的細胞組成物質相互作用來完成其生命週期、以及病毒與細胞受體之間的相互作用力。我們將應用更多奈米影像技術,包含FRET影像,光鉗與超高解析度顯微技術來深入探討登革熱病毒與宿主細胞間的相互作用。這將有助於開發新的標靶分子,來發展抗登革病毒之藥物。
研究主題2──男性與女性年長時大腦側化之磁振影像研究
聯合師資:陽明光電所 吳育德 教授
中研院統計所 劉長萱 研究員
近來,高齡化議題逐漸受到重視。研究發現,高齡者腦白質損失愈明顯,亦使灰質密度降低。此外,在大腦亦有功能性側化之現象。並存在性別差異。本計畫將收集正常年輕(20~30歲)男女各10人,與正常年長(60~70歲)男女各10人之磁振影像,計算大腦皮質厚度(Cortical thickness)與碎形維度(Fractal dimension),量測大腦形態學的變化,建立大腦任意兩個不同區域之皮質厚度或碎形維度相關程度,再利用圖論(Graph theory)對此相關性進行模組化分析(Modularity analysis),以建構出結構性網路。
本計畫將利用模組化變異探討年齡對全腦及局部腦區之大腦側化有無影響及是否有性別差異。此外,對於參與本計畫的學生於陽明大學進行影像收集與分析實驗結果;在中研院學習統計分析方法,結合雙邊教師的資源與研究專長,提供學生深入的暑期研究機會。
研究主題3──探討流體剪應力對癌細胞的生物力學特性及轉移能力的影響
聯合師資:陽明光電所 邱爾德 教授
中研院應用科學研究中心 李超煌 研究員
癌症轉移(cancer metastasis)是癌症高復發和高致死率的主要原因之一,因此探討癌細胞轉移的機制及如何抑制癌細胞轉移是重要的研究議題。在癌症轉移過程中,癌細胞會透過上皮細胞間轉化(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)機制,降低癌細胞極性、重新排列細胞骨架及細胞黏彈特性並使細胞的型態由方形轉為細長形,有助於癌細胞穿越腫瘤組織進入血管內透過血流進行長距離的癌細胞轉移,而血流中循環的癌細胞稱為循環腫瘤細胞(Circulating tumor cell, CTC)。目前已有研究指出癌細胞的轉移除了受到生化因子和相關基因的調控外,也會受到物理環境因素的影響,例如細胞外基質的軟硬度及血液的流體剪應力等。然而大多的研究都著重於研究貼附型態的癌細胞,對循環腫瘤細胞的相關機制還不是很了解,特別是血液流體剪應力對循環腫瘤細胞相關的生化、生物力學特性及轉移能力等的影響。因此本專題研究,將在體外模擬循環系統中的液體剪應力(10 dyne/cm2)對懸浮狀態的頭頸癌細胞進行剌激,流液體剪力是否會改變腫瘤細胞的基因的表現、細胞力學特性和活性,進而影響癌細胞的轉移。
研究主題4──開發可用於分析三維細胞團塊的螢光探針
聯合師資:陽明光電所 陳奕帆 助理教授
中研院應用科學研究中心 董奕鍾 副研究員
三維細胞培養是指於體外將細胞以三維立體結構進行培養,其中三維細胞團塊培養 (Cell Spheroid) 利用細胞間相互附著之能力,在不需額外立體架構 (Scaffold) 下形成之三維細胞組織,因為不需借助外加人工架構,經由單一或多種細胞的共同培養,三維細胞團塊更能有效模擬體內維環境之組成與變化。然而由於細胞團塊之三維空間之結構,研究細胞於三維立體空間中遷移、生長及進行相關之生化分析成為醫重要的課題。在分析細胞對於周遭環境反應時,目前常用的方式是透過細胞染色的方式觀察細胞上特定蛋白質的變化,但此方法無法長時間的在活體細胞上觀察。因此雖然三維細胞培養在近年來受到高度矚目,但如何即時並長時間觀察三維細胞團塊中細胞膜上蛋白質的移動或即時量測細胞激素濃度分布仍然是一大挑戰。
在此計畫中我們將開發可用於分析三維細胞團塊的螢光探針,讓探針與欲觀察的細胞團塊混合,然後使用選擇性平面照明顯微鏡 (Selective Plane Illumination Microscopy,SPIM) 觀察細胞團塊。良好的螢光探針需要具有良好的專一性,而且探針在細胞團塊的培養環境中需要能穩定存在足夠長的時間,螢光強度必須不會隨著影像拍攝及培養時間快速降低。此外,探針本身的大小越小,對於空間解析度越有利。本計畫預計開發的螢光探針將盡量滿足上述需求,而且螢光的亮度或顏色會隨著探針與待測物的結合而改變,使我們能透過螢光探針即時量測細胞激素的濃度分布。SPIM顯微術近年來蓬勃發展,該技術具有良好的光學切片能力,可快速掃描樣本,且對於樣本的傷害低。本計畫預計先以血管內皮生長因子 (vascular endothelial growth factor,VEGF) 當作檢測目標,針對此目標設計具有專一性的螢光探針,讓該探針在與VEGF結合前後能產生螢光變化,藉由SPIM過觀察螢光亮度或顏色變化而得知VEGF濃度分布。
本計畫結合三維細胞培養與螢光探針技術,並搭配SPIM顯微術,希望能開發可即時且長時間觀察三維活細胞的影像技術。目前在文獻中尚未看類似的設計,因此若此計畫若能順利達到預期結果,相信對於三維細胞團塊的研究會有許多助益。參與本計畫的學生將於陽明大學進行螢光探針的設計,在中研院學習三維細胞培養及使用SPIM顯微術。此計畫將可充分結合參與的兩位老師的研究資源與專長,提供學生良好的學習機會。
研究主題5──調整奈米粒子於鑭系元素中之螢光於石墨烯上
聯合師資:陽明光電所 薛特 教授
中研院原分所 陳貴賢 研究員
Lanthanide doped up-conversion luminescent nanoparticles (UCNPs) are important in optical bioimaging since they are excited in the NIR (980 nm) region which has lowest absorption in biological fluids and emit in the green (540 nm). The relatively low quantum yield prompts a need for developing methods for fluorescence enhancement. We propose to use graphene and graphene based structures to tune the fluorescence intensity from these UCNPs, because graphene has a metallic character which can create plasmonic fields near the fluorophore. The synthesis of the UCNPs, NaYF4:Yb/Er will be done by thermal decomposition process which involves dissolving organic precursors in high-boiling-point solvents such as oleic acid (OA), and octadecene (ODE). The core–shell structure NaYF4:Yb/Er@SiO2 microspheres will be prepared by coating the NaYF4:Yb,Er phosphors by silica, as spacer, via a microemulsion process. This will be done in NYMU. Graphene and graphene based films will be made in AS. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and photoluminescence will be applied to characterize these samples. Finally fluorescence studies will be done in NYMU to check for the control in fluorescence from the UCNPs with and without the graphene structures.
Activities in AS
Activities in NYMU
Execution: The undergraduate student will be trained in the synthesis of the UCNPs, and graphene, in NYMU and AS, with assistance from Ph.D and M.S students. Facilities, such as SEM, TEM, XRD, fluorescence, and UV-VIS, at NYMU and AS will be available to carry out all of the proposed work.
Future work: Although the initial program is intended as a summer course only, but the program will continue if the student wishes to pursue it till the results are published in any international peer reviewed journal.
研究主題6──多對比光學斷層影像觀察腫瘤微環境-以黑色素瘤活體動物模式進行
聯合師資:陽明光電所 郭文娟 教授
中研院應用科學研究中心 張中興 合聘研究員
張中興教授致力於探討皮膚的發育,再生與癌化,與幹細胞、癌幹細胞的調控; 特別針對 Wnt, Shh, 與 p53 等訊息傳遞路徑,並努力尋求在轉譯醫學上可能的應用。郭文娟教授致力於光學同調斷層攝影術(OCT)影像之相關研究,專精領域為開發多重解析與不同對比的 OCT 影像。近十年我們嘗試各種光源與光學系統的設計,建立了從 0.9 微米到 15 微米各種不同縱向解析力的活體光學斷層影像系統,可提供一系列不同觀察尺度需求的造影平台。
本計畫將運用誘導式組織特異性黑色素瘤動物模式(高醫張中興教授團隊,現為中研院應科中心合聘研究員),輔以多對比光學同調斷層掃描術(郭文娟教授團隊),目的為建立與評估非侵入式光學診斷策略模組於觀察活體之黑色素瘤微環境轉移與機制的可行性。參與計畫的大學生將於兩個實驗室分別學習到建立黑色素瘤動物模式,並操作多對比光學影像技術用於活體下探討腫瘤血管新生,腫瘤微環境與治療的策略。
研究主題7──運用Bessel Beam 光布顯微鏡研究細胞週期中粒線體動態
聯合師資:陽明基因體科學研究所 林崇智 副教授
中研院應用科學研究中心 陳壁彰 助研究員
細胞分裂M期時粒線體進行必須變成斷裂狀以利於均勻分布,維持子細胞的活性品質。然而粒線體基因組不穩定,M期粒線體高量斷裂,極有可能無法提供細胞分裂所需的能量。過去研究大多是二維影像只觀察到部分粒線體,可能形成錯誤的結論。粒線體與細胞分裂對光毒害很敏感,本實驗以光毒害較低的Bessel Beam光布顯微鏡,進行高速高解析度的三維+時間的影像擷取,以microP 3D軟體定量粒線體的三維型態,觀察細胞分裂時粒線體型態與功能的動態變化。
研究主題8──研究果蠅在環境壓力中增加生存機率的神經迴路
聯合師資:陽明基因體科學研究所 廖國楨 副教授
中研院分生所 林書葦 助研究員
環境變嚴苛時,生物需改變其行為及生理來適應環境。陽明大學廖國楨老師最近發現,在果蠅大腦的蕈狀體中表現tousled-like kinase基因後,果蠅在高溫的環境下,可能會提升蕈狀體內的p38 MAPK活性,因此,生存機率有顯著的提升。果蠅的蕈狀體相當於人類的海馬迴,對學習和記憶非常重要,但它如何影響生物在困境時的生存率卻全然未知。中研院的林書葦老師是研究蕈狀體的專家,參與此專題研究的學生,將在兩位老師共同指導下,研究蕈狀體如何影響果蠅在艱困環境下的行為及生存率。
研究主題9──利用膨脹顯微鏡進行腦組織及細胞之超解像力造影
聯合師資:陽明腦科所 蔡金吾 助理教授
中研院物理 林耿慧 副研究員
在一般光學顯微鏡中,精細結構細節可以通過使用折射成像來放大標本。但反過來,如果我們可以通過可膨脹的聚合物,將樣本進行物理性的膨脹,便可以以一般顯微鏡技術達到超高解像力之影像,這項技術在最近由科學家達成,稱為膨脹顯微鏡(Expansion microscopy)。我們準備利用這項全新技術,使用聚合物凝膠成固定的細胞和組織,並通過化學誘導的聚合物的膨脹,接著進行對腦組織及細胞結構的顯微造影。無須複雜的物理原理,即可突破光繞射限制,得到接近三維同步放大的細微影像。
研究主題10──Cisd家族在基因剔除小鼠心臟之表現及分子病理分析
聯合師資:陽明基因體科學研究所 蔡亭芬 教授
中研院生醫所 顏裕庭 副研究員
Cisd蛋白家族目前已知有三個成員:Csid1、Cisd2 和Cisd3。在細胞內,Cisd1 主要位在粒線體外膜,Cisd2位於粒線體外膜和內質網膜,而Cisd3則是位於粒線體基質。心臟粒線體功能缺失可能導致心臟疾病。我們實驗室的初步結果顯示,Cisd家族成員皆與調控粒線體功能相關。但是Cisd家族在心臟所扮演的角色則未知。因此,本研究將使用已建立的Cisd家族基因剔除小鼠,探討Cisd家族成員在心臟所扮演的角色。具體目標為: (一) 利用分子病理,研究Cisd家族成員缺失對心臟病理及心肌細胞損傷的影響;(二) 探討在Csid1、Cisd2 和Cisd3 個別剔除後,Cisd家族成員的表現量是否會發生改變。本研究將提供實驗證據,進一步了解Cisd家族成員在粒線體及心臟功能可能的角色。
研究主題11──利用核糖體分析圖譜技術於Ovca1/Dph1缺失之小鼠肝臟中探討轉譯異常的訊息RNA
聯合師資:陽明基因體科學研究所 陳俊銘 教授
中研院分生所 楊性芳 研究員
Ovca1/Dph1為一癌症抑制基因,其參與在Diphthamide之胜合成中,並進一步維持轉譯延長過程之準確性。先前研究指出,Ovca1缺失會導致eEF2之構型產生變化,進而降低轉譯效率,並增加轉譯錯誤之機率。此外,於小鼠肝臟中專一性剔除Ovca1,會導致肝功能異常,並觀察到三酸甘油酯及總膽固醇指數上升,具有形成脂肪肝之趨勢,然而此致病機轉尚未釐清。因此,本計畫欲利用核糖體分析圖譜技術探討因缺失Ovca1而導致轉譯異常之訊息RNA與小鼠肝臟病變之關係。
研究主題12──癌症體學資料的系統化分析
聯合師資:陽明生資所 王禹超 助理教授
中研院資訊所 蔡懷寬 研究員
近年來高通量實驗技術的進展,使得生醫數據大量且快速的累積,將生醫領域研究推進了巨量資料時代。如何將這些巨量生醫資料做系統化的分析,擷取有用的資訊並轉化為對疾病的知識,就是這個巨量資料時代的重要目標。
本研究將使用資料庫中所取得的癌症體學(omics)資料,利用生醫資訊及系統生物學方法進行整合性的分析,以探討癌症的成因及尋找可能的生物標記。學生將學習到體學資料處理以及系統化的分析流程。
背景需求:
基礎程式及統計能力
研究主題13──藉由次世代定序資料探究大腸直腸癌之染色體變異與基因差異表現
聯合師資:陽明生資所 鍾翊方 教授
中研院資訊所 林仲彥 副研究員
本實習將應用次世代定序技術之外顯子定序(Exome-Seq)及核糖核酸定序(RNA-Seq)於尋找大腸直腸癌病患之體染色體變異,與關鍵基因表現差異分析。其中Exome-Seq資料將用來檢測病人的單點體突變資訊(somatic mutations)或是小片段序列插入與丟失(indels),而RNA-Seq資料則是用來找尋病人基因體上的重組狀況(特別是基因融合現象),及與正常大腸直腸組織間的差異表現基因群(Differential Expressed Genes, DEG)。所找到的染色體變異資訊與差異表現基因群,將可進一步與病人的臨床資訊結合而用於癌症的診斷與預後評估。實習的同學將可了解次世代定序資料的特性、學習如何運用生物資訊工具於處理此類型的生醫大數據,以及進一步探究染色體上變異、特定基因群表現與癌症之間的複雜互動關係。
Required Background:
1. 良好的溝通技巧
2. 基本的癌症生物學知識
3. 基本程式撰寫與程式執行能力
4. 熟悉基本Linux指令
研究主題14──利用生物多樣性揭露癌症發生的機制
聯合師資:陽明生資所 林振慶 助理教授
中研院生物多樣性研究中心 李文雄 院士/特聘研究員
自然界中因為生命型式的差異而表現出所謂的生物多樣性,也造成了不同的物種間抗癌率的差異。與人類相比大象的體型大,細胞數多,理論上基因突變率應相對較高,因此罹癌率也應該較高,但卻意外地不易罹患癌症。也就是說,為了生存,大象的演化過程可能發展出了一套有效的抗癌機制。因此藉由研究人類癌症基因體及其生物網路在物種間的演化差異,或許可以幫助我們更進一步地了解癌化的機制,甚至發展出更安全有效的治療方法。
研究主題15──數據分析與資料探勘在生醫領域的應用
聯合師資:陽明生資所 李國彬 副教授
中研院生物多樣性研究中心 蔡怡陞 助理研究員
從數據中探勘出金礦的大數據分析,是二十一世紀的新興領域。除了商業應用之外,新一代基因定序,生物及臨床數據庫,健保資料等等,提供資料科學家絕佳的機會進行資料探勘,也促進了個人化精準醫療的發展。本計畫藉由給定的暑期專題研究,培養新世代資料科學家,建立以下三種能力,統計分析與資料探勘,資訊科技,和相關領域的專業知識。
具體研究目標由專題指導教師依學生興趣與背景擬定。可能領域包含基因組序列分析,基因表現分析,預測藥物和疾病引起之基因表現關連性,蛋白質序列,結構和功能預測。舉例,蛋白質交互作用經常以網路模型來研究。如果把單一蛋白質的組成成分,就是個別胺基酸分子,也視為網路節點,而將胺基酸與胺基酸在空間中的接近程度,當成節點間連結是否存在的條件,我們會得到另一種形式的網路,稱之為胺基酸接近網路。利用已知可公開取得的數據,我們可以研究蛋白質蛋白質交互作用網路,和胺基酸胺基酸接近網路,有沒有未知的關連性。
背景知識與技能:
1. 基本數據分析概念 (例如 回歸,分類,預測)
2. 電腦資訊基礎知識 (例如 Excel,SPSS)
3. 簡易程式開發經驗 (例如 Python,Matlab)
研究主題16──環狀RNA於幹細胞分化過程之調控網路與功能解析
聯合師資:陽明生資所 黃宣誠 教授兼所長
中研院基因體研究中心 莊樹諄 研究員
環狀RNA是近年新發現的一種特殊型態的非編碼RNA,會形成穩定的環形結構,參與發育過程與疾病生成的基因調控。本研究將以次世代定序數據探勘方法分析探討在胚胎幹細胞分化過程中環狀RNA的變化與參與的調控機制。參與學生可習得如何進行RNA深度定序資料比對,找出隱藏其中的環狀RNA資訊,建構環狀RNA與其他基因間的關聯網路,以及動態網路解析與功能鑑定整合分析。
研究主題17──基因體巨量數據之計算生物學研究
聯合師資:陽明生資所 黃宣誠 教授兼所長
中研院資訊所 施純傑 研究員
近年來新世代基因體定序技術之進展與應用產出大量的基因體序列數據,讓我們得以運用數據資料探勘與計算分析模擬的方法,這樣新視野的研究方式來探討生物醫學相關問題。參與本暑期專題研究學生可學習到次世代定序資料分析的相關資訊處理技術、基因體巨量數據的分析流程、和協助與體驗如何運用計算分析模擬進行生物學研究。
研究主題18──癌症相關蛋白預測
聯合師資:陽明生資所 巫坤品 副教授
中研院統計所 楊欣洲 副研究員
本暑期專題預計讓實習生從NCBI 或 UniProt 網站下載蛋白質資料,根據其註記區分成癌症相關蛋白質與非癌症相關蛋白質,藉此利用機器學習法來預測癌症相關蛋白質,並與既有的癌症相關蛋白質預測軟體進行效能比較。
專題進行前期將會讓實習生至中研院統計所楊欣洲老實驗室修習機器學習相關理論與方法;後期則讓實習生至陽明大學生物醫學資訊所巫坤品老師實驗室進行預測系統的實作。
實習生預計可以習得機器學習的相關理論與實際的資訊系統建構。
聯絡窗口
黃保碩 先生
Phone: (02)2826-7000 ext.6036
E-mail: s3100teven@ym.edu.tw
本活動由『科技部新世代跨領域科學人才培育計畫』補助