莊曜宇 Eric Y. Chuang

主要研究領域:

研究領域摘要:

1.          癌症醫學與輻射生物學

游離輻射線為基因突變之誘導因子，也是癌症治療的主要方式之一，然而不同細胞對於游離輻射線的敏感性及引發之基因表現的差異卻所知不多，對於輻射劑量與療程分配仍無法針對個別癌症組織做最適當的調整。我們針對三種不同p53 status的人類淋巴母細胞株進行基因表現分析，證明三種細胞株對游離輻射線具有不同的敏感性，而且呈現不同的基因圖譜，證明p53基因可能藉由調控下游基因進而改變細胞之輻射敏感性。此外，在視網膜母細胞瘤retinoblastoma (Rb)的相關研究發現，病患的父母雖然沒有病症，卻對游離輻射線有高度敏感性。利用基因晶片分析Rb病患的雙親體內的基因表現與正常人的差異，的確可以發現基因表現圖譜有所不同，這些差異可能和輻射敏感性特徵有所關連，而且分析的結果可歸納出藉由分析9個基因表現即可鑑別對輻射敏感與正常的兩個族群。另一方面，放射線對於正常的老鼠腦和腎臟組織細胞的傷害，經由基因表現分析得到有明顯差異的結果，顯示不同組織細胞對於放射線的分子反應是不一致的。對於不同劑量與療程分配進行的研究，也發現三種癌症細胞株在接受fractionated- 或single doses輻射照射後，基因表現圖譜呈現顯著的差異。在體內或離體培養的細胞株接受fractionated-或single doses輻射照射後的分子反應也有差異，顯示輻射療程分配與腫瘤生長環境都會影響輻射照射後誘導的基因表現。這些結果都顯示輻射線對於不同組織或細胞的影響是有差異的，欲控制放射治療的療效，必須針對細胞或組織之輻射敏感性作放射線劑量及療程的調整，也尚待更多研究來探討造成細胞敏感性的分子機制，並了解游離輻射線照射和引發細胞內基因調控及基因突變的關聯性。相關的研究已經在國際知名的期刊上發表:

l                   Transcriptional responses to ionizing radiation reveal that p53R2 protects against radiation-induced mutagenesis in human lymphoblastoid cells. Oncogene 25, 622-32 (2006).

l                   Abnormal gene expression profiles in unaffected parents of patients with hereditary-type retinoblastoma. Cancer Research 66, 3428-33 (2006).

l                   Distinct effects of ionizing radiation on in vivo murine kidney and brain normal tissue gene expression, Clinical Cancer Research 12 (2006) 3823-3830.

l                   Gene Expression Profiling of Breast, Prostate, and Glioma Cells Following Single Versus Fractionated Doses of Radiation, Cancer Research (2007). (in press)

2.          生物資訊-基因晶片結果分析

隨著生物晶片技術被廣泛運用，也迅速累積大量資料。如何從資料中擷取有用的訊息以及管理龐大的資訊，變成為後基因體學時代另一重要課題。自民國94年9月起莊教授擔任台灣大學基因體醫學研究中心生物資訊暨生物統計核心實驗室主持人，便與IBM和美國國家衛生總署 (NIH) 合作，建構出國內第一套架構於網路上的「台大基因晶片線上分析系統(NTUMAPs)。此分析系統除了能夠進行基因表現運算分析，還可透過超連結查詢美國NCBI資料庫中相關的資訊，讓不同國籍的研究者能夠分享研究成果。此外分析系統整合了所有的分析工具和『DB2』資料庫管理系統，讓使用者透過網際網路即可分析晶片數據並系統化地管理大量資料。目前基因晶片分析平台已提供『NTU human 20k』及『Affymetrix GeneChip』等常見的基因晶片分析服務，之後系統將持續升級、加入更多樣性的功能，並開放其他規格種類的晶片服務。同時研究團隊也著手研發新的晶片分析演算法，例如array CGH的實驗結果容易受到雜訊干擾，我們發展的array CGH normalization method目標在有效排除這些雜訊，得到正確的實驗結果。

3.          奈米粒子的生物毒性研究

奈米粒子近幾年來發展十分快速，除了科學上的研究與工業上的應用，奈米粒子更是進入大眾的日常生活。然而由於奈米粒子發展時間尚短，奈米粒子對人體健康的危害與劑量、組成與暴露時間等的關係為何，目前仍無法明確指出。如此，很難針對奈米粒子所造成的危害作一規範與管理。受勞委會勞工安全衛生研究所委託，我們利用基因晶片對奈米微粒進行細胞毒性以及基因毒性的研究。初步研究以人類細胞株作為實驗材料，針對最廣為應用的二氧化鈦奈米粒子，找出其暴露劑量、暴露時間與生物毒性的關係。同時利用基因晶片大量分析基因表現之特性，分析二氧化鈦奈米粒子對人類肺部上皮細胞或人類淋巴球母細胞之細胞毒性 (cytotoxicity) 與基因毒性 (genotoxicity)，並找出二氧化鈦奈米粒子所誘發之特定基因，以建立二氧化鈦奈米粒子之生物指標 (biomarker)，並進而研究二氧化鈦奈米粒子對人體細胞的生理機制之影響，以求能早期偵測並預防二氧化鈦奈米粒子的生物毒性，希望能減低甚或避免二氧化鈦奈米粒子所可能造成人體健康的危害。

4.          癌症檢測

癌症已成為國人十大死因之首位，而且發生率有逐年增高的趨勢，因此癌症研究成為重要課題。目前已知DNA片段的缺失和腫瘤形成有密切相關；除此之外，利用基因表現的差異也可作為癌症診斷以及分類的依據。我們針對國人常見的癌症(如肺癌、肝癌、鼻咽癌、乳癌和子宮頸癌)進行研究，利用基因晶片的技術來發展新的檢測平台，藉以分析這五種癌症組織中DNA copy-number的變化與基因表現的差異，並藉由此平台所提供的分子特徵及基因指標，用以發展更準確的癌症鑑定與治療方法。

5.          晶片製備技術

我們與台大基因體中心蛋白體暨蛋白質功能核心實驗室主持人周綠蘋教授合作研發蛋白質晶片(protein array) ，專門針對引起胃潰瘍的幽門桿菌的三種抗原FusA 、KatA 和UreA做偵測，可用於快速檢測十二指腸潰瘍病患的血清抗體反應。研究成果論文" Duodenal ulcer-related antigens from Helicobacter pylori: immunoproteome and protein microarray approaches "已經被蛋白體學及生化領域的頂尖期刊Molecular & Cellular Proteomics所接受。