2014 年的時候，日本兵庫縣一位七十七歲的女性接受了幹細胞移植手術治療因年齡而導致的黃斑病(age-related macular degeneration, AMD)，地點在鼎鼎有名的 RIKEN Centre for Developmental Biology (CBD)。這個手術由三位眼科醫師執行，為首的是任職於神戸市立医療センター中央市民病院的栗本康夫，RIKEN 的高橋政代把一位七十七歲的女性病患的皮膚細胞轉成 iPS cells (induced pluripotent stem cells)後，再把它轉成 retinal pigment epithelium cells (視網膜色素上皮細胞)，讓它長成一片後，再取一片大小為 1.3mm x 3.0mm 的細胞植入病患眼中，這是史上第一次 iPS cells 的手術。時至今日，手術雖然沒有改善婦人的視力，但也不需要再繼續用藥物治療，手術抑制了黃斑病繼續惡化。
時隔三年後，2017 的三月底(也就是前幾天)，同樣的團隊再度幫另外五位病患動同樣的手術治療黃斑病，只是這次用的不是病患自己的細胞，而是別人的，比對過 HLAs (human leukocyte antigens)後可以避免產生免疫反應。
有在關注諾貝爾獎的應該都知道，iPS cells 是日本京都大學的山中伸彌教授的研究成果，讓他於 2012 年得到諾貝爾生醫獎，也是從研究成果出來後，最快拿到諾貝爾獎的人。（研究成果出來到得諾貝爾獎中間應該不到十年吧？）之後，山中在京都大學的 Center for iPS Cell Research and Application 建立了一個 iPS cells 銀行，只要七十五株 iPS cells 就可以涵蓋日本人口約 80% 的 HLAs，也就是說 80% 的日本人可以從銀行裡找到符合的 HLA 做移植手術。高橋政代在 2000 年就開始研究治療 AMD 的方法，當山中公布他的 iPS cells 成果後，高橋便開始研究如何用 iPS cells 來治療黃斑病。而山中彌伸在京都大學的同事高橋淳(高橋政代的老公)，也計畫在兩年內用 iPS cells 治療帕金森氏症。
RIKEN 的 iPS cell bank 有人類(HPS)和其他動物(APS)的，每個 iPS cell line 都有詳細的資料(像 ATCC 上面那樣)，如果可以建立起一個龐大的 iPS cell bank，那使用的用途就會變得比較多，也可以供給更多病患使用。（基本上就可以變成像幹細胞銀行那樣）
不用限於使用自己的細胞有幾個好處：
- 黃斑病的病人通常年紀較大，年紀較大通常基因出現的問題比較多，很有可能轉成 iPS cells 後也無法使用，如果用 iPS cell bank 裡面儲存的細胞，可以選擇年輕的細胞來使用。
- 用自己的細胞轉成 iPS cells 後在轉成需要用的細胞型態需要時間，無法馬上使用，如果有 iPS cell bank 的 ready-made cells 的話就可以省下等待的時間，加快治療的時程。
- 使用自己的細胞來轉成 iPS cells 除了費時外，也需要大筆費用(第一位病患的手術花了約 $900,000)，但是如果用 iPS cell bank 裡面現成的，就可以省掉前面準備 iPS cells 的費用。
另外，最重要的也許就是用 iPS cells 不會像用 ES cells (embryonic stem cells) 那樣有一堆爭議，或被一堆衛道人士反對。
Articles:
Nature / Japanese woman is first recipient of next-generation stem cells (Sept 2014)
Nature / Japanese man is first to receive 'reprogrammed' stem cells from another person (March 2017)
Science / Cutting-edge stem cell therapy proves safe, but will it ever be effective?
Nature / Pioneering cell transplant shows vision and promise
Nature / Stem cells: 5 things to know before jumping on the iPS bandwagon (2008)
2017年3月31日 星期五
2017年3月18日 星期六
30 秒驗出你的血型
只要把一滴血滴在試紙上，就可以立刻知道你的血型。
要了解這個原理，要先知道幾件事：
1. 抗原(antigen, Ag)和抗體(antibody, Ab)的關係：抗原有其對應的抗體，如果和對應的抗體相結合，血液就會凝結(agglutination)。
2. 血型和血液的關係：血液(whole blood)裡有紅血球(RBC, red blood cells)和血漿(plasma)，紅血球上有 antigen (Ag)，你是 A 型的話紅血球帶有的 Ag 就是 A，然後你的血液裡的 antibody 就是 anti-B，用邏輯來想的話，就是如果你是 A 型，那你血液裡的抗體就是 anti-B，不會是 anti-A，因為如是 anti-A 的話，那你的血液就凝結了。AB 型的話你的紅血球上面的 antigen 就是 A 和 B 都有，想當然爾你的血液裡就不會有 anti-A 和 anti-B 的抗體。不清楚的話可以看下圖就可以比較明瞭。
Figure: Wikipedia
3. 這個試紙用的染料是 BCG (bromocresol green)，會和血漿中的 HSA (human serum albumim)反應，顯現出 steel 的顏色(青銅色？)。如果是和全血反應的話，就會呈現咖啡色。
4. 血液滴在試紙上的話，是可以在紙上散開的，但是如果紅血球凝結的話，就會變成只有 plasma (含有 HSA) 能夠在紙上散開。
這個檢測有兩種，forward 和 reverse，forward 只需三十秒，reverse 也只要兩分鐘。
Figure: Zhang et al, Science Trans Med (2017)
Forward 是指直接測紅血球，也就是抗原是什麼(上圖 A)。試紙上面放的是 anit-A 和 anti-B 兩種抗體(各一邊)，如果你是 A 型的話，你的血就會和上面的 anti-A 凝結，於是在放 anit-A 的地方就會只剩 plasma 能夠繼續往前移動和 BCG 結合變成 steel 顏色，而另一邊放 anti-B 的地方，因為不會和紅血球(A antigen)凝結，所以能夠和 plasma 一起移動到 BCG 的地方，顯現出咖啡色。
Reverse 的話則是血液中的抗體(上圖 B)，因此試紙上放的是 A, B 紅血球，各放一邊。同樣的，當你把血液滴在紙上後，血液中的抗體會和試紙上的紅血球結合。如果你是 A 型的話，那你血中的抗體就是 anti-B，會和試紙上的 B 型紅血球(B antigen)結合，於是血液會凝結，只剩 plasma 能夠繼續前進到有 BCG 的地方顯現出 steel 的顏色。如果你是 AB 型的話，因為血液中沒有 anti-A 和 anti-B 的抗體，不會和試紙上的 A, B 兩種紅血球結合和凝結，所以全寫可以擴散到兩邊的 BGC，因此兩邊都會顯現咖啡色。
這個測試方法非常的簡單快速，不需要把血液用離心分離，只要一點點的血就可以了。比較可能會有的問題大概就是試紙的穩定度和保存期限吧，例如 BCG 的 pH 值會不會改變，會不會影響顯色(影片中兩種的顯色 -- steel 和咖啡色 -- 可以分辨的出來不同，但是有點相近)，試紙上的抗體和紅血球能夠保存多久。如果這些問題都不是問題的話，那還滿方便的呢。
這個研究也用同樣的原理測試 Rh 型(D antigne)，但是比較複查需要測光表，有興趣的可以看原文。
Article:
L Wessel, Watch a special paper tool that can determine your blood type in seconds. Science Magazine (2017)
Paper:
H Zhang et al, A dye-assisted paper-based point-of-care assay for fast and reliable blood grouping. Science Translational Medicine (2017)
要了解這個原理，要先知道幾件事：
1. 抗原(antigen, Ag)和抗體(antibody, Ab)的關係：抗原有其對應的抗體，如果和對應的抗體相結合，血液就會凝結(agglutination)。
2. 血型和血液的關係：血液(whole blood)裡有紅血球(RBC, red blood cells)和血漿(plasma)，紅血球上有 antigen (Ag)，你是 A 型的話紅血球帶有的 Ag 就是 A，然後你的血液裡的 antibody 就是 anti-B，用邏輯來想的話，就是如果你是 A 型，那你血液裡的抗體就是 anti-B，不會是 anti-A，因為如是 anti-A 的話，那你的血液就凝結了。AB 型的話你的紅血球上面的 antigen 就是 A 和 B 都有，想當然爾你的血液裡就不會有 anti-A 和 anti-B 的抗體。不清楚的話可以看下圖就可以比較明瞭。
Figure: Wikipedia
3. 這個試紙用的染料是 BCG (bromocresol green)，會和血漿中的 HSA (human serum albumim)反應，顯現出 steel 的顏色(青銅色？)。如果是和全血反應的話，就會呈現咖啡色。
4. 血液滴在試紙上的話，是可以在紙上散開的，但是如果紅血球凝結的話，就會變成只有 plasma (含有 HSA) 能夠在紙上散開。
這個檢測有兩種，forward 和 reverse，forward 只需三十秒，reverse 也只要兩分鐘。
Figure: Zhang et al, Science Trans Med (2017)
Forward 是指直接測紅血球，也就是抗原是什麼(上圖 A)。試紙上面放的是 anit-A 和 anti-B 兩種抗體(各一邊)，如果你是 A 型的話，你的血就會和上面的 anti-A 凝結，於是在放 anit-A 的地方就會只剩 plasma 能夠繼續往前移動和 BCG 結合變成 steel 顏色，而另一邊放 anti-B 的地方，因為不會和紅血球(A antigen)凝結，所以能夠和 plasma 一起移動到 BCG 的地方，顯現出咖啡色。
Reverse 的話則是血液中的抗體(上圖 B)，因此試紙上放的是 A, B 紅血球，各放一邊。同樣的，當你把血液滴在紙上後，血液中的抗體會和試紙上的紅血球結合。如果你是 A 型的話，那你血中的抗體就是 anti-B，會和試紙上的 B 型紅血球(B antigen)結合，於是血液會凝結，只剩 plasma 能夠繼續前進到有 BCG 的地方顯現出 steel 的顏色。如果你是 AB 型的話，因為血液中沒有 anti-A 和 anti-B 的抗體，不會和試紙上的 A, B 兩種紅血球結合和凝結，所以全寫可以擴散到兩邊的 BGC，因此兩邊都會顯現咖啡色。
這個測試方法非常的簡單快速，不需要把血液用離心分離，只要一點點的血就可以了。比較可能會有的問題大概就是試紙的穩定度和保存期限吧，例如 BCG 的 pH 值會不會改變，會不會影響顯色(影片中兩種的顯色 -- steel 和咖啡色 -- 可以分辨的出來不同，但是有點相近)，試紙上的抗體和紅血球能夠保存多久。如果這些問題都不是問題的話，那還滿方便的呢。
這個研究也用同樣的原理測試 Rh 型(D antigne)，但是比較複查需要測光表，有興趣的可以看原文。
Article:
L Wessel, Watch a special paper tool that can determine your blood type in seconds. Science Magazine (2017)
Paper:
H Zhang et al, A dye-assisted paper-based point-of-care assay for fast and reliable blood grouping. Science Translational Medicine (2017)
2017年3月12日 星期日
Bash Shell
前陣子發現學校有提供這個課程，這是個兩天的課，早上九點到下午四點，學生和博士後才 CAD$25，加手續費也不過 CAD$27，而且還有附中餐，真是佛心來著的。
Software Carpentry: Programming in Python, The Unix Shell, Version Control with Git
這個課程主要是教 Bash Shell, Python 和 Git，課程大綱和需要安裝的東西看這裡，Mac OS 只要裝 Python 就好了，其他都是內建的，這就是為什麼很多人說 Mac 比較適合用來寫程式的原因嗎？XD
如果沒學過這幾個程式，想要學些入門的話，很建議拿這個課程。後來發現美、加很多學校都有，有興趣的可以看自己的學校有沒有提供，只是我不知道其他學校的上課情形是怎樣。我覺得 UBC 的很好，課程中助手很多可以隨時提供幫助，而且有配合用 Etherpad，雖然講得有點快，但也不致於跟不上。這個入門課程幫你上手之後，其他你就可以自己上網查語言要怎麼用，然後就可以自己玩了。XD
先講一下心得好了，Bash Shell 和 Git 主要用來編輯和整理檔案，如果用 Mac 的話，兩個都是直接從 Terminal 下指令。Git 的話可以和 GitHub 連結，然後也可以從 Terminal 下指令改 GitHub 上的內容，把檔案放在 GitHub 上的話，主要就是可以和人共筆，你可以改別人的檔案內容，也可以看到編輯資料。Python 的話就是寫程式，和 C++ 還有 R 比較像，但我覺得 Python 比 R 有趣。Bash Shell 的有些指令(command)都和 Python 共用，像是下面提到的 cd, ls 等等，也在 Python 可以用。
先這樣吧，下面放 Bash Shell 的筆記。
======
叫出 Terminal，在這裡下指令。 (用 Mac 的話，就從右上角的搜尋功能直接打 Terminal 就會出來了。)
註：以下指令的部分用粗體字，command 表示要下的指令，也就是粗體字(在例子中用 "" 標註)的地方。Output 表示下指令後會顯示的東西或結果。
pwd - show which directory you are currently in
Ex: command "pwd"
output: "Users/Linda/Desktop" (= you are now in "Desktop")
cd /User/Linda/dir - to enter designated directory
Ex: command "cd /Users/Linda/Desktop" (ps. home directory is: Users/Linda)
If you are already in that directory, then you can go to subdirectory directly by "cd directory_name"
e.g., if you are now in "Users/Linda/Desktop",
command "cd BashShell"
這時候如果你下 pwd 確認，會出現：Users/Linda/Desktop/BashShell
cd - back to home directory
Ex: command "cd"
output: "Users/Linda" (= go from Users/Linda/Desktop/BashShell" back to "Users/Linda")
cd .. - go to upper directory, not home directory
Ex: command "cd .."
output: "Users/Linda/Desktop" (= return from "Users/Linda/Desktop/BashShell" back to "Users/Linda/Desktop"
ls - list all files in the current directory
* - arbitrary mark
Ex: command "ls *.pdb"
output: list of all the .pdb files
mkdir FolderName - create a subdirectory in current directory
e.g., if you are already in Users/Linda/Desktop,
command "mkdir BushData" (= create the "BushData" folder in the "Desktop" directory)
vim - create a file
Ex: command "vim bash1" (= create "bash1" file in the "BashShell" folder)
nano - enter a file and edit script
Ex: command "nano bash1"
Now you can type in the file, e.g., type "Hello, this is Linda."
Then, create another file called "bash2", and in this file, type "Today is Sat, March 11."
cp - copy file
:wq - to leave bash files
less - enter a file, but can not edit
Ex: command "less bash1" (ps. need to command ":wq" to leave file screen)
more - show content in a file
Ex: command "more bash1"
output: "Hello, this is Linda."
cat - move content in the assigned files into a single designated file
Ex1: command
"cat bash1 bash2 >> bash3.txt"
"more bash3.txt"
output:
"Hello, this is Linda.
Today is Sat, March 11"
Ex2: command
"cat *.dat >> sugar.txt"
"more sugar.txt"
output: will show content from all .dat files
If you want to create a file that contains filenames of certain type of file,
Ex1: create a new file "allsugar.txt" that contains the filenames of all ".dat" files
command
"for filename in *.dat
do ls $filename >> allsugar.txt
done"
output: list of all files in ".dat"
command "more allsugar.dat"
output: list of all files in ".dat"
Ex2: create a new file 'allmolecules.txt' that contains the filenames of all ".pdb" files
command "for filename in *.pdb; do ls $filename >> allmolecules.txt; done"
mv - move or rename a file
Ex1: command "mv bash3.txt BashShell"
output: move "bash3.txt" to the folder "BashShell"
Ex2: command "mv sucrose.dat Sugar"
output: move "sucrose.dat" to the folder "Sugar"
Ex3: command "mv glucose-lact.dat glucose.dat"
output: change filename "glucose-lact.dat" to "glucose.dat"
rm - remove a file （在這裡刪了就很難救回來）
tree - show the structure （不是所有電腦都有這個功能，我的就沒有。QQ）
wc - word counts
e.g., command "wc *.pdb"
sort - sort context in files
command "sort -n" (= sorting by numbers)
Ex: command "sort *.dat >> sorted.txt"
output: list of sorted context in all .dat files is saved in the file "sorted.txt"
history - show history of the command you used
*If you want to rename a bunch of files, command:
for file in *.xml
do
mv $file $file-original.xml (e.g., $elem $elem-original.xml)
done
output: 所有的 .xml 檔案的名字後面都會加 "-original.xml"
* Extract commands (擷取部分資料)
head -15 (= extract the first 15 lines from a file)
head -15 | tail -6 (= extract first 15 lines, and then last 6 lines of the first 15 lines = line 10 to 15)
* to search a word in a file, command:
grep word filename (e.g., grep not haiku.txt)
* to search a word not part of the other word, command:
grep -w word filename (e.g., grep -w day haiku.txt)
* to search a phrase, command:
grep -w phrase filename (e.g., grep -w "is not" haiku.txt)
man grep - function manual of grep
find . -type f = give you all the files in the directory; "." = current directory
find . -name *.txt = give you files in .txt in current directory
find . -name '*.txt' = give you file in .txt in all subdirectories
Other resources:
Code programming - rapid table
Software Carpentry: Programming in Python, The Unix Shell, Version Control with Git
這個課程主要是教 Bash Shell, Python 和 Git，課程大綱和需要安裝的東西看這裡，Mac OS 只要裝 Python 就好了，其他都是內建的，這就是為什麼很多人說 Mac 比較適合用來寫程式的原因嗎？XD
如果沒學過這幾個程式，想要學些入門的話，很建議拿這個課程。後來發現美、加很多學校都有，有興趣的可以看自己的學校有沒有提供，只是我不知道其他學校的上課情形是怎樣。我覺得 UBC 的很好，課程中助手很多可以隨時提供幫助，而且有配合用 Etherpad，雖然講得有點快，但也不致於跟不上。這個入門課程幫你上手之後，其他你就可以自己上網查語言要怎麼用，然後就可以自己玩了。XD
先講一下心得好了，Bash Shell 和 Git 主要用來編輯和整理檔案，如果用 Mac 的話，兩個都是直接從 Terminal 下指令。Git 的話可以和 GitHub 連結，然後也可以從 Terminal 下指令改 GitHub 上的內容，把檔案放在 GitHub 上的話，主要就是可以和人共筆，你可以改別人的檔案內容，也可以看到編輯資料。Python 的話就是寫程式，和 C++ 還有 R 比較像，但我覺得 Python 比 R 有趣。Bash Shell 的有些指令(command)都和 Python 共用，像是下面提到的 cd, ls 等等，也在 Python 可以用。
先這樣吧，下面放 Bash Shell 的筆記。
======
叫出 Terminal，在這裡下指令。 (用 Mac 的話，就從右上角的搜尋功能直接打 Terminal 就會出來了。)
註：以下指令的部分用粗體字，command 表示要下的指令，也就是粗體字(在例子中用 "" 標註)的地方。Output 表示下指令後會顯示的東西或結果。
pwd - show which directory you are currently in
Ex: command "pwd"
output: "Users/Linda/Desktop" (= you are now in "Desktop")
cd /User/Linda/dir - to enter designated directory
Ex: command "cd /Users/Linda/Desktop" (ps. home directory is: Users/Linda)
If you are already in that directory, then you can go to subdirectory directly by "cd directory_name"
e.g., if you are now in "Users/Linda/Desktop",
command "cd BashShell"
這時候如果你下 pwd 確認，會出現：Users/Linda/Desktop/BashShell
cd - back to home directory
Ex: command "cd"
output: "Users/Linda" (= go from Users/Linda/Desktop/BashShell" back to "Users/Linda")
cd .. - go to upper directory, not home directory
Ex: command "cd .."
output: "Users/Linda/Desktop" (= return from "Users/Linda/Desktop/BashShell" back to "Users/Linda/Desktop"
ls - list all files in the current directory
* - arbitrary mark
Ex: command "ls *.pdb"
output: list of all the .pdb files
mkdir FolderName - create a subdirectory in current directory
e.g., if you are already in Users/Linda/Desktop,
command "mkdir BushData" (= create the "BushData" folder in the "Desktop" directory)
vim - create a file
Ex: command "vim bash1" (= create "bash1" file in the "BashShell" folder)
nano - enter a file and edit script
Ex: command "nano bash1"
Now you can type in the file, e.g., type "Hello, this is Linda."
Then, create another file called "bash2", and in this file, type "Today is Sat, March 11."
cp - copy file
:wq - to leave bash files
less - enter a file, but can not edit
Ex: command "less bash1" (ps. need to command ":wq" to leave file screen)
more - show content in a file
Ex: command "more bash1"
output: "Hello, this is Linda."
cat - move content in the assigned files into a single designated file
Ex1: command
"cat bash1 bash2 >> bash3.txt"
"more bash3.txt"
output:
"Hello, this is Linda.
Today is Sat, March 11"
Ex2: command
"cat *.dat >> sugar.txt"
"more sugar.txt"
output: will show content from all .dat files
If you want to create a file that contains filenames of certain type of file,
Ex1: create a new file "allsugar.txt" that contains the filenames of all ".dat" files
command
"for filename in *.dat
do ls $filename >> allsugar.txt
done"
output: list of all files in ".dat"
command "more allsugar.dat"
output: list of all files in ".dat"
Ex2: create a new file 'allmolecules.txt' that contains the filenames of all ".pdb" files
command "for filename in *.pdb; do ls $filename >> allmolecules.txt; done"
mv - move or rename a file
Ex1: command "mv bash3.txt BashShell"
output: move "bash3.txt" to the folder "BashShell"
Ex2: command "mv sucrose.dat Sugar"
output: move "sucrose.dat" to the folder "Sugar"
Ex3: command "mv glucose-lact.dat glucose.dat"
output: change filename "glucose-lact.dat" to "glucose.dat"
rm - remove a file （在這裡刪了就很難救回來）
tree - show the structure （不是所有電腦都有這個功能，我的就沒有。QQ）
wc - word counts
e.g., command "wc *.pdb"
sort - sort context in files
command "sort -n" (= sorting by numbers)
Ex: command "sort *.dat >> sorted.txt"
output: list of sorted context in all .dat files is saved in the file "sorted.txt"
history - show history of the command you used
*If you want to rename a bunch of files, command:
for file in *.xml
do
mv $file $file-original.xml (e.g., $elem $elem-original.xml)
done
output: 所有的 .xml 檔案的名字後面都會加 "-original.xml"
* Extract commands (擷取部分資料)
head -15 (= extract the first 15 lines from a file)
head -15 | tail -6 (= extract first 15 lines, and then last 6 lines of the first 15 lines = line 10 to 15)
* to search a word in a file, command:
grep word filename (e.g., grep not haiku.txt)
* to search a word not part of the other word, command:
grep -w word filename (e.g., grep -w day haiku.txt)
* to search a phrase, command:
grep -w phrase filename (e.g., grep -w "is not" haiku.txt)
man grep - function manual of grep
find . -type f = give you all the files in the directory; "." = current directory
find . -name *.txt = give you files in .txt in current directory
find . -name '*.txt' = give you file in .txt in all subdirectories
Other resources:
Code programming - rapid table
2017年3月7日 星期二
以菌制菌 -- 異位性皮膚炎
同樣都是 Staphylococcus，有的會惡化皮膚炎，有的卻可以用來治療。
人類的皮膚上長有各式各樣的菌落(microbiome)，通常這些細菌處在平衡的狀態下，皮膚是健康的，但是環境的改變(例如濕度、溫度和酸鹼度)而導致細菌生態改變或失衡的時候(dysbiosis)，可能造成皮膚病。除了環境因素，免疫細胞製造的 antimicrobial peptides (AMPs)也會影響皮膚上的菌叢。之前有研究發現，細菌界的 Staphylococcus 中有幾種菌株也會製造 AMPs，這些菌株稱作 CoNS (coagulase-negative Staphylococcus)。
患有異位性皮膚炎(atopic dermatitis, AD)的皮膚通常都長有大量的 Staphylococcus aureus，這個菌株會惡化皮膚炎，而跟健康皮膚相比，患有 AD 的皮膚長有的好菌株和 AMPs 也比較少。這篇研究利用 high-throughput screening (HTS) 比較了健康皮膚和患有 AD 皮膚的菌叢，發現患有 AD 的皮膚，其 CoNS 的抗菌力(antimicrobial activity)比較低，CoNS 中如果 S. aureus 很多的話，抗菌力就很低。他們也發現 CoNS 中能殺死 S. aureus 的菌株是 Staphylococcus epidermidis 和 Staphylococcus hominis，而這兩個菌株在 AD 皮膚裡的菌量也比較少。正常皮膚中，抗菌力高的 CoNS 菌落比較多的話，S. aureus 的菌量也很少。
他們把皮膚菌落中的 S. hominis 和 S. epidermidis 抽取出來後加進乳液(Cetaphil)中，再把加了這兩個菌株的乳液給 AD 患者塗抹在患處，然後於 24 小時後檢測 AD 皮膚裡 S. aureus 的菌量，發現其菌量減少很多，這個研究結果可望於未來用於治療異位性皮膚炎。
Article:
The Scientist / Next Generation: Personalized Probiotic Skin Care
Paper:
T Nakatsuji et al, Antimicrobials from human skin commensal bacteria protect against Staphylococcus aureus and are deficient in atopic dermatitis. Science Translational Medicine (2017)
人類的皮膚上長有各式各樣的菌落(microbiome)，通常這些細菌處在平衡的狀態下，皮膚是健康的，但是環境的改變(例如濕度、溫度和酸鹼度)而導致細菌生態改變或失衡的時候(dysbiosis)，可能造成皮膚病。除了環境因素，免疫細胞製造的 antimicrobial peptides (AMPs)也會影響皮膚上的菌叢。之前有研究發現，細菌界的 Staphylococcus 中有幾種菌株也會製造 AMPs，這些菌株稱作 CoNS (coagulase-negative Staphylococcus)。
患有異位性皮膚炎(atopic dermatitis, AD)的皮膚通常都長有大量的 Staphylococcus aureus，這個菌株會惡化皮膚炎，而跟健康皮膚相比，患有 AD 的皮膚長有的好菌株和 AMPs 也比較少。這篇研究利用 high-throughput screening (HTS) 比較了健康皮膚和患有 AD 皮膚的菌叢，發現患有 AD 的皮膚，其 CoNS 的抗菌力(antimicrobial activity)比較低，CoNS 中如果 S. aureus 很多的話，抗菌力就很低。他們也發現 CoNS 中能殺死 S. aureus 的菌株是 Staphylococcus epidermidis 和 Staphylococcus hominis，而這兩個菌株在 AD 皮膚裡的菌量也比較少。正常皮膚中，抗菌力高的 CoNS 菌落比較多的話，S. aureus 的菌量也很少。
他們把皮膚菌落中的 S. hominis 和 S. epidermidis 抽取出來後加進乳液(Cetaphil)中，再把加了這兩個菌株的乳液給 AD 患者塗抹在患處，然後於 24 小時後檢測 AD 皮膚裡 S. aureus 的菌量，發現其菌量減少很多，這個研究結果可望於未來用於治療異位性皮膚炎。
Article:
The Scientist / Next Generation: Personalized Probiotic Skin Care
Paper:
T Nakatsuji et al, Antimicrobials from human skin commensal bacteria protect against Staphylococcus aureus and are deficient in atopic dermatitis. Science Translational Medicine (2017)
2017年3月4日 星期六
阿茲海默症的可能藥物：Fyn inhibitor
今天的 seminar 是關於阿茲海默症(AD)的。阿茲海默症的治病因子之一是 amyloid β (Aβ) 在腦中堆積，造成神經細胞死亡，進而造成失智症狀。這個病到現在還沒有藥物可以治療，雖然近幾年不少藥廠投入，但都無果，不管是抗體藥還是 HACE1 inhibitor，都在臨床上無法有顯著效果，稍似有效果的都是在病情初期(mild cognition impairment)便開始治療，如果在出現明顯認知障礙後再治療就沒有用了。
今天的講者是耶魯大學的 Dr. Strittmatter，他們的研究發現 PrPc (prion protein)出現在 postsynaptic density (PSD)，Abeta 會堆積在細胞上是透過 PrPc。PrPc 只會和 Abeta oligomer 接合(interact)，而不會和 Abeta monomer 接合，Abeta 和 PrPc 接合後會 activate Fyn kinase。Abeta 堆積也會造成 LTP (long-term potentiation)無法表現，他們發現如果 knock down PrPc，那即便在細胞中加入 Abeta oligomer，LTP 還是能夠表現。另外，PrPc KD 也能夠阻止 Abeta 造成的 dendritic spine loss。他們同時試驗在老鼠身上，AD transgenic mice (APP/PS1)在十二個月大的時候，腦中會開始出現 Abeta 堆積，也會出現 memory impairment，但是在十二個月大時利用 Cre knock-down PrPc，六個禮拜後老鼠便恢復記憶力，在這個時候都還是 PrPc-dependent，但是老化時間再久一點的話，就會變成 PrPc-independent，Abeta 的堆積之後還是會早成 cognition impairment。
Ps. Fyn: a Src family kinase (SFK)
到這裡知道的是 Abeta 和 PrPc 接合後會啟動 Fyn，那 PrPc 和 Fyn 的交接點是什麼呢？他們掃過 PSD 中的所有 transmembrane proteins，發現透過 mGluR5，當他們 knock-down mGluR5 或用 mGluR5 antagnoist 後也會出現和 PrPc KD 同樣的效用。mGluR5 下游的 signalling molecules 有 eEF2 和 Fyk2，PrPc KD 或是 mGluR5 KD 會降低 p-eEF2。
所以這條 pathway 是：Abeta oligomers > PrPc > mGluR5 > Fyn activation > phosphorylation of eEF2, Fyk2, NR2A/NR2B
PrPc 和 mGluR5 在這條 pathway 中缺一不可。
最後，他們把下游的 Fyn 作為標的物，用一個已經知道的 Fyn inhibitor, AZD0530 (saracatinib), 來試驗。AZD0530 是之前某個 drug screen 釣出來的 compound，原本是想用來治療癌症的，但是臨床效果不佳。AZD0530 可以通過 BBB (blood-brain barrier)，也已經通過安全測試。他們把它拿來用在 cell cultures 和 AD 老鼠身上，發現可以阻止 Abeta 造成的 dendritic spine loss，也可以使 AD 老鼠恢復記憶，目前已通過 phase 1 的臨床試驗，現在正進入 phase 2。
References:
1. JW Um et al, Alzheimer amyloid-β oligomer bound to postsynaptic prion protein activates Fyn to impair neurons. Nature Neuroscience 2012 (doi: 10.1038/nn.3178)
2. JW Um et al, Metabotropic glutamate receptor 5 is a co-receptor for Alzheimer Ab oligomer bound to cellular prion protein. Neuron 2013 (doi: 10.1016/j.neuron.2013.06.036)
3. AC Kaufman et al, Fyn inhibition rescues established memory and synapse loss in Alzheimer mice. Annals Neurology 2015 (doi: 10.1002/ana.24394)
今天的講者是耶魯大學的 Dr. Strittmatter，他們的研究發現 PrPc (prion protein)出現在 postsynaptic density (PSD)，Abeta 會堆積在細胞上是透過 PrPc。PrPc 只會和 Abeta oligomer 接合(interact)，而不會和 Abeta monomer 接合，Abeta 和 PrPc 接合後會 activate Fyn kinase。Abeta 堆積也會造成 LTP (long-term potentiation)無法表現，他們發現如果 knock down PrPc，那即便在細胞中加入 Abeta oligomer，LTP 還是能夠表現。另外，PrPc KD 也能夠阻止 Abeta 造成的 dendritic spine loss。他們同時試驗在老鼠身上，AD transgenic mice (APP/PS1)在十二個月大的時候，腦中會開始出現 Abeta 堆積，也會出現 memory impairment，但是在十二個月大時利用 Cre knock-down PrPc，六個禮拜後老鼠便恢復記憶力，在這個時候都還是 PrPc-dependent，但是老化時間再久一點的話，就會變成 PrPc-independent，Abeta 的堆積之後還是會早成 cognition impairment。
Ps. Fyn: a Src family kinase (SFK)
到這裡知道的是 Abeta 和 PrPc 接合後會啟動 Fyn，那 PrPc 和 Fyn 的交接點是什麼呢？他們掃過 PSD 中的所有 transmembrane proteins，發現透過 mGluR5，當他們 knock-down mGluR5 或用 mGluR5 antagnoist 後也會出現和 PrPc KD 同樣的效用。mGluR5 下游的 signalling molecules 有 eEF2 和 Fyk2，PrPc KD 或是 mGluR5 KD 會降低 p-eEF2。
所以這條 pathway 是：Abeta oligomers > PrPc > mGluR5 > Fyn activation > phosphorylation of eEF2, Fyk2, NR2A/NR2B
PrPc 和 mGluR5 在這條 pathway 中缺一不可。
最後，他們把下游的 Fyn 作為標的物，用一個已經知道的 Fyn inhibitor, AZD0530 (saracatinib), 來試驗。AZD0530 是之前某個 drug screen 釣出來的 compound，原本是想用來治療癌症的，但是臨床效果不佳。AZD0530 可以通過 BBB (blood-brain barrier)，也已經通過安全測試。他們把它拿來用在 cell cultures 和 AD 老鼠身上，發現可以阻止 Abeta 造成的 dendritic spine loss，也可以使 AD 老鼠恢復記憶，目前已通過 phase 1 的臨床試驗，現在正進入 phase 2。
References:
1. JW Um et al, Alzheimer amyloid-β oligomer bound to postsynaptic prion protein activates Fyn to impair neurons. Nature Neuroscience 2012 (doi: 10.1038/nn.3178)
2. JW Um et al, Metabotropic glutamate receptor 5 is a co-receptor for Alzheimer Ab oligomer bound to cellular prion protein. Neuron 2013 (doi: 10.1016/j.neuron.2013.06.036)
3. AC Kaufman et al, Fyn inhibition rescues established memory and synapse loss in Alzheimer mice. Annals Neurology 2015 (doi: 10.1002/ana.24394)
2017年3月1日 星期三
未來可能的止痛新藥：AC inhibitor
目前有效用來止痛的是 opioids 類物質，包括有 heroin, oxycodone 和 hydrocodone。他們會抑制 ACs (adenylyl cyclases)的功能。ACs 負責把 ATP 轉成 cAMP (cyclic AMP)，長期使用 opioid，會使細胞出現彌補作用，增加 AC 轉換 ATP 的效率，如果病人停止使用 opioid，體內的 cAMP 就會處於量高的狀態。
人類有九種 ACs，分成四類：
Group 1: Ac1, AC3, AC8; activated by CaM
Group 2: AC2, AC4, AC7; conditionally activated by Gβγ
Group 3: AC5, AC6; inhibited by Ca2+
Group 4: AC9; relatively insensitive to AC activator, forskolin
其中 AC1 和 AC8 主要表現區域在腦部的海馬旋，沒有 AC1 和 AC8 的老鼠，其長期記憶(long-term memory)出現障礙；如果只少其中一個(只有少 AC1 或 AC8)的話，就和正常老鼠一樣，只是少 AC1 的老鼠(AC1 KO)的記憶比正常老鼠短，不過對痛覺也比較無感。
這篇研究裡的藥物 ST034307，只會抑制 AC1，而給在老鼠身上後，老鼠對痛的感知也降低了，只是是否會對記憶力有影響，還需要深入試驗。
Article:
FR Service, Is a new class of painkillers on the horizon? Science Magazine (2017)
Paper:
TF Brust et al, Identification of a selective small-molecule inhibitor of type 1 adenylyl cyclase activity with analgesic properties. Science Signal (2017)
人類有九種 ACs，分成四類：
Group 1: Ac1, AC3, AC8; activated by CaM
Group 2: AC2, AC4, AC7; conditionally activated by Gβγ
Group 3: AC5, AC6; inhibited by Ca2+
Group 4: AC9; relatively insensitive to AC activator, forskolin
其中 AC1 和 AC8 主要表現區域在腦部的海馬旋，沒有 AC1 和 AC8 的老鼠，其長期記憶(long-term memory)出現障礙；如果只少其中一個(只有少 AC1 或 AC8)的話，就和正常老鼠一樣，只是少 AC1 的老鼠(AC1 KO)的記憶比正常老鼠短，不過對痛覺也比較無感。
這篇研究裡的藥物 ST034307，只會抑制 AC1，而給在老鼠身上後，老鼠對痛的感知也降低了，只是是否會對記憶力有影響，還需要深入試驗。
Article:
FR Service, Is a new class of painkillers on the horizon? Science Magazine (2017)
Paper:
TF Brust et al, Identification of a selective small-molecule inhibitor of type 1 adenylyl cyclase activity with analgesic properties. Science Signal (2017)