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本校曹伯年助理教授研究成果:肺臟Notch訊息榮登發育生物學
頂尖雜誌Development封面

 發育生物學的頂尖雜誌 – 發育(Development) 最新一期(June 5,2009)選用本校醫院小兒科曹伯年醫師的研究作為該期的封面故事,並刊載其研究成果。

 近來幹細胞與再生醫學成為大熱門。其實發育生物學(development biology)與再生醫學(regeneration)是一體的兩面,要實現再生醫學,必須先了解一個器官的發育過程,絕不是只有操弄一些幹細胞就可成功。

 肺臟疾病相當普遍,包括早產兒的肺部發育不良(bronchopulmonary dysplasia)、感染(肺結核、流感、SARS…)、肺癌到慢性肺部阻塞疾病(chronic pulmonary obstructive disease)。了解肺臟的發育過程將為這些肺部疾病的治療奠下基礎,因為要真正了解一個器官,就必須了解其發育過程,就像要真正了解汽車必須清楚汽車製造的過程。

 臺大醫院小兒科曹伯年醫師為新生兒科醫師,專研肺臟發育,在臺大臨床醫學研究所攻讀博士時,即在謝豐舟教授指導下,利用胎盤生長因子(PLGF)轉殖鼠發現肺氣腫的致病新機轉,該論文刊載於肺臟學頂尖雜誌American Journal of Respiratory a Critical Care。

 曹醫師利用國衛院提供的醫師研究獎助計畫,到美國波士頓大學醫學院肺臟研究中心跟隨Dr. Wellington Cardoso,進行為期二年的國外進修研究。第一年,學習到如何做胚胎前腸的體外培養(foregut in vitro organ culture system),這個過程中,從認識老鼠胚胎的構造、了解如何解剖老鼠的胚胎以取得前腸組織、到如何營造體外環境,以利前腸組織的生長,以及如何辨識經由體外培養長出來的各種臟器。如:肺臟、胃、胰臟、肝臟等。另外,也學會體外胚胎肺臟的培養,由如何取出完整的胚胎肺臟(懷孕第11-12天),體外培養2-3天,觀察其branching的現象。在這個學習過程中,曹醫師利用上述技巧,完成他的第一篇有關Notch訊息是如何調控發育中呼吸道上皮母細胞的分化的論文,發表於Journal of Biologic Chemistry。

 接下來,曹醫師利用組織特異性的Shh-Cre老鼠,成功的製造出一隻肺臟上皮特異性的pofutl基因剔除鼠,亦即只在肺臟上皮細胞剔除所有Notch訊息的基因剔除鼠,用來研究Notch訊息在活體上對肺臟的功能及重要性。有趣的是,曹醫師發現這種pofutl基因剔除鼠出生時都可存活,也沒有呼吸的症狀。不過,出生後一個月內死亡率很高。曹醫師分析它們的肺臟組織發現,這種老鼠在出生後,會逐漸喪失正常呼吸道的上皮組織,變成由許多鱗狀上皮細胞所取代,這情形和一些因氣喘或慢性阻塞性肺疾病導致呼吸道上皮病變很相像。曹醫師進一步分析肺臟的各種上皮細胞組成,發現這種pofutl基因剔除鼠的呼吸道中,從胎兒到成鼠時期,完全找不到分泌性的上皮細胞 – Clara cells,取而代之的是幾乎佈滿整個大小呼吸道的纖毛細胞(ciliated cells)及過度增生的神經內分泌細胞(neuroendocrine cells)。同時,這種特殊的肺臟表現型也可以在離體胎鼠肺臟培養系統及另一種肺臟上皮細胞特異性Notch訊息基因剔除鼠(Rbpjk基因剔除鼠)身上完全重現。這個有趣的發現讓我們了解到,在肺臟的發育過程,Notch訊息是用來調控呼吸道纖毛細胞及分泌性上皮的平衡。也因為這個有趣的發現,最近一期(June 5,2009)發育生物學的頂尖雜誌-發育(Development)選用曹醫師的研究成果作為該期的封面故事,並刊載此研究成果。

 另外,有鑑於發育生物學的重要性,本校醫學院最近聘請本校醫學系鍾正明校友(1978年畢)為特聘講座教授,帶領本校發育生物學與再生科學(developmental biology and regeneration)的發展。鍾教授任職於美國南加州大學醫學院病理科,十餘年來默默地以冷門的鳥類羽毛模式研究外胚層(包括羽毛、鱗片、毛髮)之發育,並由鳥類羽毛而及於恐龍化石(始祖鳥)的演化研究,近年來已有四篇論文刊登陸續於Nature雜誌,且於 2008年一舉獲選為中研院院士。

 目前鍾教授與本校附設醫院皮膚科林頌然醫師合作,將其基礎研究延伸至人類毛髮的再生,林醫師甫榮獲2009年中央研究院年輕學者研究著作獎。鍾教授相當關心本校發育生物學與再生科學的發展,自1998年即與謝豐舟教授協力推動台灣的發育生物學發展,並熱心協助相關研究者。今後由鍾教授來帶領本校年輕一輩的發育生物學傑出研究者如曹伯年醫師、林頌然醫師等,相信本校在發育生物學與再生科學的發展將會有美好前景。

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