Friday, July 03, 2015

[新聞] 直接從乳牛身上擠出低脂奶

紐西蘭ViaLactia 公司的科學家發現乳牛(Friesian cow)中的一個突變基因可以使牠所生產的牛奶中的飽和脂肪大量減低,但卻含有豐富的omega-3,而由它所製成的奶油可以像人工奶油(margarine)一樣直接塗抹使用。

此頭母牛現命名為Marge,於2001年發現,ViaLactia 的科學家以$300 紐幣從飼主那裡買下來,已開始大量繁殖其含有此突變基因的後代。Marge 的後代中約有一半含有此突變基因,顯示此為顯性遺傳,但科學家還不知道產生此低脂牛奶的確切機制為何。



Russell Snell, ViaLactia's chief scientist, said: "Marge looks like an ordinary Friesian cow but has three key differences. She produces a normal level of protein in her milk but substantially less fat, and the fat she does produce has much more unsaturated fat. She also produces milk with very high levels of omega3 oils." -- TIMES ONLINE

Marge 和其他平常的Friesian 牛種外觀一樣,但是有三個主要的不同點:牠所產生的牛奶含有正常量的蛋白質,但脂肪卻比正常量少很多,而且其脂肪多為不飽和脂肪,牠的牛奶也含有大量的omega-3。

"Government health campaigns now push low-fat diets and sales of whole milk, which contains 3.5% butter fat, account for just 25% of milk sales. By contrast, sales of semi-skimmed milk, which contains 1.7% fat, and skimmed milk, which has 0.1% fat, account for 75% of sales. The New Zealand animals are understood to have less than 1% fat in their milk." -- TIMES ONLINE

全脂牛奶含有3.5% butter fat,低脂奶含1.7% fat,脫脂奶為0.1% fat,紐西蘭Marge 所產的奶少於1% fat。

此研究成果將於這週的英國期刊Chemistry & Industry 中發表。

"The Auckland-based company says the first commercial herds for spreadable butter could be expected by 2011."



【minc 說】傑克,這真是太神奇啦~



相關新聞

[Stuff.co.nz] Skim milk straight from green-top cows
[CBC.ca] Will that be a low fat or regular cow?
[TIMES ONLINE] Scientists breed cows that give skimmed milk


Reference

[Genome News Network] Scientists pinpoint gene linked to fat in cow's milk

Grisart B. & Coppieters W. et al. Positional Candidate Cloning of a QTL in Dairy Cattle: Identification of a Missense Mutation in the Bovine DGAT1 Gene with Major Effect on Milk Yield and Composition. Genome Research (2002) 12, 222-231.




[SciAm News] 大腦割掉一半也行?

在科學人的新聞網頁看到下面的標題,很好奇就點進去看。其實一開始沒看全標,只看了前面的兩個字:"weird science"。這兩個字就足夠點燃好奇心,到底什麼叫"weird science"?又有多wierd?

(題外話:嗯... 突然發現上一次寫這類的文章是兩個月前的事了,是沒新聞還是我太混了?!=.=)

Scientific American May 24, 2007

[Weird Science] Strange but True: When Half a Brain Is Better than a Whole One
You might not want to do it, but removing half of your brain will not significantly impact who you are

By Charles Choi

Hemispherectomy: a surgical procedure where one cerebral hemisphere (half of the brain) is removed or disabled. [referred to Answers.com]

上邊的字就是大腦半邊切除手術的意思,聽起來有點不可思議,但外科醫師已動過不少這樣的手術於治療癲癇症上,而且術後病患在人格和記憶上並沒有顯著的影響。

這個手術第一次是在1888年,一位德國醫師Friedrich Goltz 為狗動的手術。在人類身上則是於1923 年,由Johns Hopkins University 的一位精神科醫師 Walter Dandy 為腦瘤病患所動的,這位病患後來活了超過三年,最後死於癌症。唯一的副作用於1938年由加拿大的精神外科醫生Kenneth McKenzie 報告,為一名16歲的癲癇症不再發作。今天,這項手術用於治療不受藥物控制及只限於半邊腦部的癲癇發作,這些如果不治療的話,會損傷大腦其他部分,而這個手術通常也是在沒有其他更好的選擇下才會做的。

Anatomical hemispherectomiy:指移除整個半腦,減少癲癇復發的可能,大多Hopkins 的病患為5-10歲。
Fnctional hemispherectomy:指只移除部份腦部,可減少手術中的血液流失,通常為兩歲以下的病患。

神精外科醫師手術過最年輕的病患可以到只有三個月大,令人驚訝的是病患的人格和記憶都正常發展。最近的研究報告指出,在1975-2001年間於Hopkins 受過手術的111位幼童中有86% 之後沒有癲癇發作過,或是輕微不需要藥物治療的發作。如果術後有發作,通常是有先天上的缺陷或是發育異常,像是頭腦的損傷並不只限於半邊腦部已。當然,此手術也有不好的影響,像是雖然可以跑跳,但是相對被割除的半腦的那半邊身體功能會失常,例如右半腦被割除的話,左手和左眼的功能就會喪失。其它若是左半腦被割除,大多數人會失去語言的能力,越小年紀動手術的話後遺症會越小,因為其他腦部會發展其功能來彌補。現在UCLA 的神經外科醫生和他的同事利用MRI 來測試手術後病患的復原狀況,想研究剩下的另一半腦部如何學習語言、感覺和其他功能,之後可能會為大腦的可塑性帶來另一道曙光。



【minc 說】

嗯... 只有一半大腦,感覺很神奇呢!但也真的很weird... 有點無法想像我的大腦裡有一半是空的會是怎樣的感覺。





[新聞] 敗電玩的好藉口?

在目前大家都瘋Wii 的情形下,下這個標題好像有點怪怪的,怎麼說呢?看下去就知道了。

我沒在打電動,只有很久以前在台灣的時候,去鄰居家打過任天堂,印象比較深的是大家都知道的超級瑪利,還有一個是企鵝的,名字我忘記了,就是一隻企鵝在冰上走,沿路上會有洞,或者有時候會跳出小魚小蝦之類的。

昨天在科學人網站上看到一則PlayStation 的新聞,是說Sony 的PS3 參與了一項幫助阿茲罕莫症,也就是老人癡呆症的治療藥物的研究。

[SciAm] PlayStation3 Lends a Hand to Medical Science

在細胞內,胺基酸從基因翻譯過來後,會折疊(folding)起來變成3D型狀的蛋白質進行他們該有的工作,而像狂牛症(Mad Cow)、帕金森氏症(Parkinson's Disease)、阿茲罕莫症還有許多癌症就是因為摺疊錯誤,使得整條胺基酸糾結在一起而不能正常運作而造成的。蛋白質的摺疊過程一直都是個謎,要想要發明治療藥物,就要先了解過程、原因,目前都是用電腦模擬摺疊過程,但是還是有程度上的困難。

現在PS3參與了一項名為Folding@Home(FAH)的計畫,會把蛋白質拆解了以後送到各家的PS3,讓它像電腦螢幕的保護程式一樣,在閒置的時候就會自動模擬蛋白質的摺疊過程,結果出來後,會送到總主機進行研究。

FAH 計畫是由Stanford 的教授Dr. VS Pande 於2000年發起的,想要幫助計畫的可以到FAH網站下載軟體當作螢幕保護程式,目前有200,000台個人電腦在幫忙,把原本要花30年的時間降到兩、三年就可以完成。不過呢,到某個程度後,再多的個人電腦也幫不上太大的忙了,因為平常的電腦沒辦法做到更細部的分解,這時候就要靠PS3的幫忙了,PS3 的Cell/B.E. (Cell Broadband Engine) microprocessor 可以以20倍的速度做比平常電腦更細的解析,把要花兩年的時間降到兩個月就可以完成。

Sony 在三月15日公佈說,PS3 玩家可以從今年三月23日起參與這項活動(Cure@PS3)。


參加方法:

1. Download the free Folding@home™ application from the PS3™ system's XMB™(XrossMediaBar) and execute it. To download, select Folding@home(Folding@home™) under Network(Network) from the XMB™ home menu.
*A system software update is required to download Folding@home. Details of the system software update will be announced shortly.
2. Folding@home™ will automatically download a work unit from Stanford University's dedicated server.
3. Computation is performed on your PS3™ system.
4. The computation result is automatically uploaded to Stanford University's server.
5. As long as Folding@home™ is running on your PS3™ system, steps 2 through 4 are repeated. 



【minc 說】

我說標題下的怪的原因應該很瞭了吧!因為這是關於PS3 的,不是Wii 的,也許有人看到標題進來後,看到是PS3 後會憤而翻桌吧!哈哈哈~(想太多了,是吧?!)

也許Wii 也加入這項計畫後,不只會更加速研究的腳步,還會刺激更多人瘋Wii,藉口就是:看,敗Wii 不但可以增加生活樂趣,還可以幫助醫學研究,這是對社會很有貢獻的一件事耶!





參考網站:

Stanford University - Folding@Home website
Sony PS3 Folding@Home
Stanford University - FAH on PS3
Folding@Home in wikipedia







[科學] 螢光動物

之前看到桃莉羊滿十年的新聞時,腦中不禁浮現了螢光猴的樣子,後來查了資料才發現,除了螢光猴,還有螢光鼠、螢光兔…等等,看來我大學上課都沒在專心,聽課只聽一半。不過,我還記得學校生化系上,某一年有賣螢光猴的T-shirt,只是我沒買。

說到這,想必大家腦中會有疑問,什麼是螢光猴,牠真的會發光嘛?牠是真的生物嘛?如果是生物,牠又是怎麼發光的?不是新品種,或是突變種猴子吧?

要了解螢光猴,或是這些螢光生物,當然要先知道螢光是怎麼來的。

話說在1962年,日本科學家Osamu Shimomura 在美國普林斯敦大學(Princeton University) 做研究的時候,首先注意到水母(jellyfish)體內的生物螢光(bioluminescence)。



* 圖片取自BBC 網頁:Nature's Magic

此種水母的學名為Aequorea victoria,身體會發出綠色螢光,會發光是因為牠體內的蛋白質aequorin 和鈣離子反應後會製造藍光,然後另一種蛋白質吸收了藍光後會釋放出綠光,於是這個蛋白質被命名為GFP(Green Fluorescent Protein)。

這個GFP 的發現之所以重要,是因為可以把它和你想研究的蛋白質接在一起變成所謂的fusion protein,然後放入細胞組織裡讓它表現,這樣在藍光的照射下,你只要觀察綠光出現在哪裡,就可以知道你有興趣的蛋白質在細胞裡的活動範圍是哪裡-- 細胞核、細胞質,或是細胞膜…等等。當然,在一個正常的蛋白質前或後面接上GFP 後,可能會影響其蛋白質的功能或活動,畢竟在我們及其他哺乳內的身體裡是沒有GFP這個蛋白質的,而且GFP本身的體積也不小。但是,在研究一個全新的、還沒有人研究過的蛋白質的時候,GFP 是很有用的一個工具。還記得我之前提到過的ICC(Immunocytochemistry) 嘛?那時候我是說用抗體(antibody)來觀察蛋白質的位置,但是一個才剛開始被研究的蛋白質,哪裡會有抗體?在沒有抗體的情況下,就是GFP 派上用場的時候了。另外,抗體也只能用於觀察組織細胞,無法觀察活體裡的蛋白質活動情況,這時候GFP 就是一個很好用的工具。

那GFP 又跟螢光動物有什麼關係呢?當然有,螢光動物之所以會發光,是因為利用基因工程把GFP 的基因嵌入動物的基因體(genome)裡,於是動物在藍光的照射下就會發出綠光。



看,老鼠的耳朵和鼻頭會發光耶~!

* 照片取自:Dr. Tsien Lab website

先後被實驗過的生物有:
果蠅(Drosophila) -- Dr. Tulle Hazelrigg @ Columbia University
老鼠(Mus) -- Dr. Roger Y. Tsien @ UCSD
猴子(Rhesus monkey) -- Dr. Anthony Chan & Dr. Gerald Schatten @ Oregon Health Sciences University (OHSU)

其他:
兔子(GFP Bunny) -- Eduardo Kac (這位並不是個科學家,而是個藝術家,聯合法國某實驗室製造出螢光兔是因為他認為這是一項藝術,wiki 也有他的介紹。)

Chan 先利用病毒把GFP gene 送入卵子,然後再加入精子進行體外受精,受精成功的胚胎再植入代理孕母(surrogate mothers),最後只成功懷出五隻猴子,於2000年十月出生。但是,五隻中只有三隻是活的,兩隻雙胞胎是死的,三隻活的當中又只有一隻的基因中成功帶有GFP,名字叫ANDi (inserted DNA; 反過來拼),ANDi 本身並沒有像之前實驗的老鼠一樣可以發光,原因不明。不過,一起出生的另外兩隻雙胞胎死胎也帶有GFP,而且牠們的指甲和毛髮在藍光的照射下會隱隱發光(下右圖)。



* 照片取自OSHU 網站 -- OSHU News and Information

也許有人會問,既然已經成功實驗在老鼠身上,為什麼還要試驗在猴子身上?因為畢竟老鼠和人類的基因還是有些差異,而猴子和人類的基因相似度高達95%以上,所以希望能夠以此技術用來測試基因治療或其他生科技術的成效,進而用來研究治療阿茲罕莫症、糖尿病和其他等等的疾病上。


【補充】

利用病毒送基因進入人體治療疾病的方法就是所謂的基因治療(gene therapy)中的其中一種,目前利用基因治療的疾病有ADA-SCID。SCID 全名為Severe Combined Immunodeficiency,中文叫做「重症複合免疫不全症」,ADA(adenosine deaminase)是一種蛋白質,所謂ADA-SCID 是指因欠缺ADA 而引起的SCID。目前有一本書是介紹日本醫生怎麼把這項基因治療技術引進日本治療ADA-SCID 病患,中文書名就叫「基因治療」,作者是中部博,有興趣的可以去找來看,裡面沒有太多專有名詞,可以當小說看,不難懂,金石堂的介紹在此



參考資料

The discovery of aequorin and green fluorescent protein
Biotech's Glowing Breakthrough
Introducing ANDi: The first genetically modified monkey
TRANSGENIC ANIMALS: Infant Monkey Carries Jellyfish Gene
OHSU RESEARCHERS PRODUCE FIRST GENETICALLY MODIFIED MONKEY
[CNN] Genetically modified monkey could be key to curing some diseases


References

Anthony W.S. Chan et al. Foreign DNA transmission by ICSI: injection of spermatozoa bound with exogenous DNA results in embryonic GFP expression and live Rhesus monkey births. Mol. Hum. Reproduction (2000) 6, p26-33.

AWS Chan et al. Transgenic Monkeys Produced by Retroviral Gene Transfer into Mature Oocytes. Science (2001) 291, p309-312.









[科學] Dolly the Sheep

剛剛看新聞聯播的時候,突然瞄到一則引起我興趣的標題,原來十年前的今天,誕生了一個名人,喔~應該說是名「羊」,就是大名頂頂的桃莉羊,Dolly 。



在十年前的今天,英國愛丁堡的Roslin Institute 的Ian Wilmut 和他的同事們發表說,他們在前一年,也就是1996年成功的複製了桃莉羊,Dolly 在那年的七月五號誕生了。

不過,Dolly 只活了六歲半,牠在2003年的2月14日上天堂了。

Dolly 是用六歲成羊的DNA 複製成的,所以牠的年齡一直被人討論,牠是一生出來就是六歲了嗎?所以只活了六年就走了?還是用成羊的DNA 複製出來的生物老化的比較快?還記得之前上Human Genetics 課的時候,老師有討論過這個問題,還有複製生物道德上的問題,尤其是複製人,可行嘛?我想以現在的科技,複製人應該是沒有太大的困難,問題是…要是成功複製一個人出來了以後,他是誰?(別跟我說他是你的雙胞胎兄弟姐妹!)這當中的關係太複雜,我想在沒有一個完美、絕對的解決辦法之前,即使在技術上沒有問題,也不會有人敢輕易嘗試的複製一個人出來吧!

如果是你,你會想複製一個自己嘛?

關於Dolly 是怎麼複製的,為了怕大家看了會睡著,就不在此文中敘述了,除非有特別要求。


TIME 網頁有一系列的複製動物時間表及牠們的照片,看此

另外在Science Museum 網頁也有簡單介紹Dolly 是怎麼複製的,看此:Dolly the sheep

最後,怎麼少得了學術期刊的第一把交椅Nature 呢!See: Nature's Special Report - Dolly








[資訊] 老人癡呆

上個禮拜過年的週末,老媽用Skype 和小舅聊天,得知阿公好像有老人癡呆症。阿公去桃農散步的時候碰到阿姨,阿姨來跟阿公聊天和幫他按摩手,結果阿姨離開後,阿公卻問阿惠(印傭)剛剛那個跟他講話的人是誰。另外,常常講話反覆,脾氣也變壞了,老媽有點擔心,想說她們家又沒有人有老人癡呆症,阿公怎麼會有?!

於是,就上網查了一下。

老人癡呆症的醫學名稱是阿茲罕莫症,英文是Alzheimer's Disease。

上Google 把英文打下去,第一個出現的網站內容就感覺資料很多,我把部分資料翻成中文當做筆記,也可以讓大家參考一下。

參考網站:Fisher Center for Alzheimer's Research Foundation


關於阿茲罕莫症

最常見的症狀是癡呆,而且情況會越來越嚴重,並且無法回復(irreversible)。最早期的症狀是喪失記憶,接著會慢慢失去思考的能力,沒有辨識力,或是人格或行為上的改變,這些後來的徵狀統稱cognitive symptoms。從輕微的喪失記憶,到嚴重的失智,整個過程的時間因人而異,可以從五年到二十年之久,最後致死的原因通常是感染。


什麼造成老人癡呆症?

雖然科學家努力想要了解可能的病因,但是仍有許多問題尚未得到解答,遺傳和環境因素似乎都有可能導致老人癡呆症。

科學家們除了找出致病的原因,也發現了一些相關的腦部變化,包括神經細胞內和周圍形成plaques 的特徵,此特徵最先是由德國醫生Alois Alzheimer 於1906 年發現的。Plaques 的中文翻譯不太清楚,也稱作brillo pads,是由腦部蛋白beta amyloid 所組成的。而另一個組成讓訊息藉以傳遞的通道的蛋白質tau 會變形瓦解,在神經細胞內變成纖維狀的糾結物體。在疾病的進行之中,神經細胞會萎縮死亡,當細胞持續死亡之後,整個腦部也會萎縮。


誰會得老人癡呆症?

今天,在美國,約有五百萬人有老人癡呆症,而每天都有36萬人被診斷出有阿茲罕莫症。老人痴呆症發生於65歲以上老人的比例約有10%,而65歲以上的老人約每十年以倍數增加(也就是說,75歲以上就有20%),而85歲以上的老人約有一半的人會有老人癡呆症。以目前的情況來看,專家表示,在2050年的時候,美國會有16百萬人有老人癡呆症。

花費在照顧失智老人的費用上,每個人每年約要五萬元美金的醫療費用,如果有五萬人有老人癡呆症,那美國每年約要花掉250百萬美金在上面。


造成老人癡呆症的要素

兩個被證實會造成老人癡呆症的要素為老化遺傳。疾病發生的機率於65 歲以後大為增加,而且隨著年齡的增長,機率也會越來越高。有遺傳性的家族產生的機會也比較高,尤其是家裡有人早期(65歲以前)就有病發現象的家族,不過也有一半有老人癡呆症的人沒有家族病史。

其他非遺傳的環境因素也有可能造成老年癡呆症,而現今的研究也致力於找出這些可能致病的因素,包括嚴重的腦部受傷(head trauma),或是較低的教育程度。得老人癡呆症的女性比男性多,但是有可能是因為女人活得比男人久,以得到老人癡呆的年齡層來算,男性和女性是一樣多的。最近有一項研究顯示,人生早期的生活環境和經驗也扮演著重要的腳色,其他像是生活和飲食習慣(如高血壓和高膽固醇)也有可能造成老人癡呆症。除此之外,藥物也有可能導致老人癡呆症,像是更年期所使用的雌性激素治療(estrogen replacement therapy),或是非膽固醇的抗炎藥NSAID(non-steroidal anti-inflammatory drugs),或是降低膽固醇的藥statin [註]。但是科學家們並不確定這些是怎麼,或是為什麼在某些人身上會造成老人癡呆,但是在其他人身上卻不會。目前這些都在研究當中,以進一步的解開這些謎團。

【註】關於statin,可以參閱此篇文章

其他關於非遺傳性的可能致病因素的詳細解釋,可以參閱此篇文章。裡面提到的飲食習慣包括以下幾點,寫出來給大家參考。

1. 在2002年有大量的報告說,低脂(low-fat)、高抗氧化(antioxident-rich)的食物可以降低得老年癡呆症的機率。

2. 在芝加哥的Rush-Presbyterian-St. Luke's Medical Center 發表於JAMA 醫學期刊中的研究報告顯示,維他命E 在某些人中可以預防老人癡呆症,這些食物包括植物油、綠葉植物和whole grains(臨時想不起來中文是什麼)。但是很有趣的一點是:吃維他命E 補品的人看不到什麼效果,而從正常飲食中攝取大量維他命E 的人當中可以看到顯著的效果。

原文: A protective effect was NOT seen when study participants took vitamin E supplements, as opposed to getting more of the vitamin from foods. The most significant protective effect was found among those who had the highest dietary intake of vitamin E (which averaged 11.5 International Units per day); their risk of developing Alzheimer's was 67 percent lower than people who consumed the least amount of vitamin E from food sources.

3. 一項荷蘭發表於JAMA 期刊中的研究報告中顯示,飲食中攝取大量維他命E & C,在某些族群中可以預防老人癡呆症,這兩種維他命都有抗氧化的性質,可以幫助減低oxidative stress (中文不知道怎麼翻) 對神經細胞所造成的傷害。


致於遺傳性的因素也可以在這篇文章中看到,不過幾乎是學術上的報告,我想除了醫學或生化領域中的人,大多數人應該會看的一頭霧水吧!


老人癡呆症的治療發法

因為沒有治癒的方法,所以目前都只是用藥物延緩病情(注意,只是延緩,並不能阻止病情),和配合一些非藥物治療的方式,如改變家庭環境,或是言語上的溝通技巧,來減輕病人和照顧者的痛苦及提高他們的生活品質。

藥物治療有兩個方向,一種是減緩cognitive symptoms,另一種是行為控制上的藥,如抗焦慮(anti-agitation)之類的。目前有20多種新藥正在臨床試驗當中,而已經認證的藥品及其資料(包括用量、治療方法及副作用)可以在這裡找到。


以上就是關於阿茲罕莫症,也就是所謂的老人癡呆症的簡介,更詳細的介紹請到官方網站觀看。


我只看了一個網站,其它不錯的網站還有:Alzmeiher's Association

或是用Google 大神查詢也可以找到很多資料





【minc 說】

我阿公都90歲了,看來有老人癡呆症也不是什麼意外的事。

我跟我爸說,結果他說:那我不要活那麼老,大概到70歲就好。

嗯,活多久是你能控制的嘛...?Orz...






解讀基因密碼(Genetic Code)

我想大家對於「基因密碼」一詞並不陌生,路上隨便抓一把應該有一半以上都聽過,但要是真的問他們「基因密碼」是什麼,可能又都支支吾吾的說不出個所以然吧!其實,生命科學是很有意思的,深入了解之後更會驚嘆於它的神奇與奧妙,在這邊大概講解一下,我會盡力寫得淺顯易懂,不用看到化學結構就害怕唷!

先簡單介紹一下DNA 好了,不過專有名詞我只用英文,因為我不知道中文是什麼,不好意思。

DNA 是由四種nucleotides 組成的:ATP, CTP, TTP, GTP



以上四種兩兩配對:A = T, C = G



上圖中的名字cytosine, guanine, thymine, adenine 指的是只有六角型的那的部份,那個部份叫base,加了醣(suger)的部份(五角型的部份)以後就叫cytidine, guanosine, thymidine, adenosine。

看到這裡應該就猜的出上面說的nucleotides 跟下面的序列有什麼關係了吧!

ATC GCT ATG TCA CTG GAA GAG CCA TAC

ATC CTA ATA AAG GAG CTA ATT TTC GAA AGC TGT ATT GAA AAC TGC GAA

沒錯,上面的序列就是由這四種nucleotides 組成的,也就是說,我們的DNA 就是只由這四種組成的,那要怎麼變成胺基酸(amino acid)呢?

首先,DNA 會先被轉譯(transcription)成RNA。基本上,RNA 和DNA 的不同只在於醣的部份。

DNA 全名是:deoxyribonucleic acid
RNA 全名是:ribosenucleic acid



ribose 指的是五角型的醣,"de-" 是指「去掉」的意思,"oxy-" 指的是氧(oxygen)的部份,也就是醣的OH 部份,DNA 既然叫deoxy-,就是說它少了一個OH。另外,RNA 裡面沒有T,T 被U (uridine) 取代了,所以在RNA 裡面是這樣配的:A = U & C = G

好了,現在Central Dogma 中,DNA 變RNA 的過程完成了,接下來RNA 變amino acid 呢?解謎的重點來了,在這個過程中,必須要介紹另一種RNA,叫tRNA (下圖紅色圈起來部份)。

Central Dogma: DNA → RNA → mRNA → amino acid

(mRNA: messenger RNA)



DNA 序列三個一組為一個codon,而tRNA下面會帶一組anticodon,上面則帶一個胺基酸。所謂anticodon 就是對應codon 的序列,例如:基因序列是ACG的話,anticodon 就是TGC (A=T, C=G),而每一組codon 有自己所屬的一個胺基酸。



所以,如上圖,如果基因序列是GGC 的話,帶著CCG 的tRNA就會帶著那組codon 所屬的胺基酸去對。



基因解碼表[註]如上,可以看到GGC 所屬的胺基酸是glycine (Gly)。表上列的只有胺基酸名字的前三個字母,除此之外,每個胺基酸為方便研究,又常只以第一個字母代替,如Gly 就是G,Ala 是A,有重複的則用音來代替,如arginine (Arg)是R。

【註】總共有20種胺基酸,其中有幾種人體無法自己製造,需要由食物中攝取。

好了,大概介紹完了,現在可以開始來解讀基因密碼了。

先看第一個序列:ATC GCT ATG TCA CTG GAA GAG CCA TAC

ATC: AUC → Ile → I
GCT: GCU → Ala → A
ATC: AUC → Met → M

接下來,以此類推。

整個下來就會變成:IAMSLEEPY
拆開來看,就是:I AM SLEEPY

有趣吧!

第二個序列解碼出來是:LIFE SCIENCE

呵呵,有沒有覺得很神奇,也很有趣呢?!雖然只有四種nucleotides,卻可以製造出千百種各式各樣的蛋白質[註]。當然,這裡還是要註明一下,我們的基因序列解讀出來當然不是一個完整的英文句子之類的,以上只是我自己好玩編出來的序列。

【註】每個蛋白質有自己的胺基酸序列。

另外還要再補充一下,上面這些都是最基本的,在人體裡面的機制當然沒那麼簡單,例如:那麼長的DNA 序列要怎麼知道從哪裡開始讀?又,因為是三個三個一組,所以從不同點開始讀出來的胺基酸也會不同。例如,這一段序列:ATCGCTATGTCACTGGAAGAGCCA

從A 開始讀是:ATC GCT ATG TCA CTG GAA GAG CCA
但是從T 開始讀就會變成:A TCG CTA TGT CAC TGG AAG AGC CA
從C 開始則是:AT CGC TAT GTC ACT GGA AGA GCC A

從不同點開始讀序列,製造出來的胺基酸序列就完全不同。所以可以想見,要是我們的某個基因序列中,有一個nucleotide 被delete 掉的話,製造出來的胺基酸整個就是錯的,於是就會產生疾病。

例:ATC GCT ATG TCA CTG GAA GAG

假設正常的胺基酸序列是從A 開始讀,如果劃線的那個被delete 的話,整個序列就會變成:
ATC GCT AGT CAC TGG AAG AG → 從紅色部份開始,後面製造出來的胺基酸序列整個就錯了。

除此之外,還有其他很複雜的機制,再解釋下去就說不完了,我想大家也會開始霧煞煞的,真的有興趣的再自己拜見孤狗大神吧!


【minc 說】

雖然說也許很多人早就知道了(高中可能有教吧?沒唸完不清楚),但是我放在PTT簽名檔的時候,還是有很多人不知道,然後查了以後覺得很有趣。(其實有人回文的時候,我還挺訝異的,畢竟我只是放簽名檔而已,沒想到會有人因為好奇去查簽名檔的意思。)

之前有點掙扎要不要寫這篇,因為把文章的密碼設成這種基因密碼,介紹了以後大家不就知道密碼是什麼了?!不過我猜想大多數人會懶得一個一個去查,而且真的滿有趣的,還是介紹一下好了,讓不是在這個領域的人可以用簡單的方式了解其中的奧妙。






[SciAm] 自閉症

Scientific American Nov 2006 Issue

Broken Mirrors: a Theory of Autism

By Vilayaur S. Ramachandran and Lindsay M. Oberman

VILAYANUR S. RAMACHANDRAN and LINDSAY M. OBERMAN have investigated the links between autism and the mirror neuron system at the Center for Brain and Cognition at the University of California, San Diego. Ramachandran, director of the center, earned his Ph.D. in neuroscience from the University of Cambridge. A renowned expert on brain abnormalities, he has also studied the phenomena of phantom limbs and synesthesia, for which he won the 2005 Henry Dale Prize and a lifetime fellowship from the Royal Institution of Great Britain. Oberman is a graduate student in Ramachandran's laboratory at U.C.S.D., joining the group in 2002.


自閉症的症狀

1. no eye contact (跟人講話的時候,眼睛不會看對方)
2. rock the body to and fro (不停的擺動身體)
3. lack empathy for other people and be oblivious to subtle social cues (不會顧慮他人的感受)
4. social isolation
5. poor language capacity, unable to interpret metaphor (不能了解話語中的隱喻)
6. eccentric preoccupation with trifles but ignore important aspects of their environment (過於注意奇怪的細節,卻忽略其他重要的地方)
7. an extremely aversion to certain sounds that, for no obvious reason, set off alarm bells in their minds (沒特別理由的對某些聲音特別反感)

◆ to and fro: back and forth

◆ empathy: identification with and understanding of another's situation, feelings, and motives. (移情)

◆ oblivious: lacking conscious awareness; unmindful.

◆ eccentric:古怪的、異常的

◆ preoccupation:出神,全神貫注

set off alarm bells in their minds

在《我腳下之路》中可以看見大竹輝明跟人講話的時候眼睛不會看對方,不安的時候會不停擺動身體並反覆背誦越野車冠軍得主的名字,不會顧慮他人的感受(第一集中午吃雞肉咖哩的時候),切蘋果一定要拿尺量。

自閉症的發現

在1940年代的時候,美國的精神病學家(psychiatrist) Leo Kanner 和奧地利的小兒科醫生(pediatrician) Hans Asperger 分別發現此疾病,他們不知道彼此的研究,但是卻神奇的為這個症狀取了相同的名字:Autism,是從希臘文autos衍生而來的,為自己(self)的意思。這個名字取的貼切,是因為自閉症最顯著的徵狀是無法與社會有互動,而近幾年醫生們把自閉症的名稱改為autism spectrum disorder,意指這個病症有在輕重的程度上範圍很廣,但是都有幾個共同的徵狀。

◆ uncanny:神奇的,不可思議的

an uncanny coincidence

◆ conspicuous:顯著的,明顯的

conspicuous feature of the disorder

自從自閉症被確認以後,學者就努力的想找出病因,即使他們知道這是遺傳的,但是環境因素似乎也扮演著重要的腳色。在1990年代晚期,作者在UCSD的實驗室開始想找出自閉症和一種叫mirror neuron 的神經細胞的關連,因為mirror neuron 關係到是否可以察覺到他人感受的能力,所以如果mirror neuron 功能失常的話,是很可能造成某些自閉症的徵狀的。

Perhaps the most ingenious of the psychological theories is that of Uta Frith of University College London and Simon Baron-Cohen of the University of Cambridge, who posit that the main abnormality in autism is a deficit in the ability to construct a "theory of other minds." Frith and Baron-Cohen argue that specialized neural circuitry in the brain allow us to create sophisticated hypotheses, in turn, enable us to make useful predictions about others' behavior.

抱歉,上面那兩句不知道怎麼翻,總之大概是說:大腦裡面有專門的神經系統能夠讓我們感受到他人想法和預測他人的行為,但是自閉症的人缺少了這個能力,所以無法顧慮他人的感受,也不能猜測他人的行為模式,以致於無法和他人相處。不過,這樣假設即使合理,但是還是缺少有力的科學(腦部神經學)上的證據。

◆ ingenious:巧妙的;靈活的,聰明的

◆ posit: to assume the existence of; postulate (假定)

1990年代時,義大利University of Parma 的Giacomo Rizzolatti 和他的同事在猴子腦部的研究提供了一個線索,他們發現當猴子有目的的行動的時候(如伸手取花生)時會啟動神經細胞,但是當牠們看其他同伴做同樣事情的時候,某部份的神經細胞也會啟動,這些神經細胞就是mirror neuron,這些細胞可以使人類和猴子知道其他人的意圖。科學家們也發現,當人們看見其他人感到痛楚的時候,某些對痛覺有反應的神經細胞也會啟動,我想這就是讓我們能夠對他人的處境有「感同身受」的能力吧。另外mirror neuron也可能參與模仿的能力,例如小嬰兒看見母親伸舌頭也會跟著伸舌頭,或者學父母親講話。

Lastly, mirror neurons may enable humans to themselves as others see them, which may be an essential ability for self-awareness and introspection.

上面這句不知道怎麼翻,不過應該是說mirror neurons 可以幫助人們從其他人身上看到自己,進而能夠自覺和自省。

除了這些之外,還有一些腦波上的證據,像是用EEG(mu wave)和MRI測量出來的結果,這裡就不敘述了,有興趣的可以看原文。

Taken together, these finding provide compelling evidence that people with autism have dysfunction mirror neuron systems.

這些都是證明自閉症患者的mirror neuron system失去功能強而有力的證據。

Mirror neuron的缺陷也可以造成一些自閉症較罕為人知的徵狀,像是他們無法了解一些諺語(proverb)或隱喻(metaphor)的辭句,例如:get a grip on yourself. (有振作起來,拉自己一把的意思。) 他們無法了解弦內之意,只能直接解釋字面上的意思,所以會抓自己的身體。

◆ get a grip on (idiom): also, have a grip on. Obtain mastery or control over something or someone.

另外有一個叫做bouba/kiki 的實驗也可以用來證明自閉症患者有解釋隱喻用詞的困難,這是由一個德裔美國心理學家Wolfgang Kohler 在六十年前所發現的一個實驗。當科學家拿兩個不同形狀的物體,一個是有V型有缺口狀的,一個是彎曲狀的,問聽眾哪個是kiki,哪個bouba?不管聽眾是說哪國語言,有98%的人都會說缺口狀的是kiki,彎曲狀的是bouba。這是一個有關暗喻的實驗,測試把聲音的感覺化成實體的能力,kiki聽起來讓人有鋸齒狀的感覺,bouba則有圓滑彎曲的感覺,但是自閉症患者卻無法把聲音和實體連結起來。

自閉症的治療

Timely intervention is critical.

Mirror neuron deficiencies 的發現為診斷及治療自閉症患者上開啟一條新路,利用腦波測試可在孩童時期及早診斷出來,行為治療(behavioral therapy)也可以早點開始,因為當自閉症的徵狀出現(約在兩到四歲)後才開始治療的效果沒那麼好。 另外可能的治療方式還有biofeedback (EEG),這是種腦波訓練治療,在之前的文章中有介紹過,那篇講的是以訓練beta wave 治療過動兒,而在自閉症上是用mu wave。第三種治療方式是藥物治療,目前正再研究中的藥物有一個是MDMA,它的另一個名字叫廣為人知 -- ecstasy (快樂丸),它可以被用來研發成較安全、有效的治療,至少可以減緩自閉症的症狀。

不過,以上的治療都只能部份的減緩症狀,因為其他的徵狀像是反覆的前後擺動身體,沒有eye contact,或是對某種聲音反感,都是無法用mirror neuron hypothesis 來解釋的。作者為了要了解這些徵狀是怎麼引起的,他們提出了一個假設,叫salience landscape theory。當人們看外面的世界時,他們會接受到各樣的訊息:視覺、聽覺和嗅覺…等等,當這些訊息在腦部處理的時候,杏仁核(amygdala)會決定要做什麼樣的情緒反應,如恐懼、生氣等等。這些訊息再來會傳到自主神經系統(autonomic nervous system),然後身體開始準備動作上的反應,這些反應會再傳回腦部,擴大情緒上的反應,然後杏仁核就會依過去的經驗製造出一個salience landscape (不知道中文翻譯是什麼)。

◆ salience:特徵、要點

作者的研究團隊決定要看看是否自閉症兒童的salience landscape 是扭曲的(distorted),所以任和微小的事件都會在兒童的心裡造成巨大的情緒反應,以至於他們避免和人們有視線上的接觸,因為會讓他們不安。這個假設也許也可以解釋為什麼自閉症兒童會專注於一些瑣碎事物,像是公車時刻表,而對正常孩童覺得有趣的事物表現出沒有興趣的樣子。他們的實驗結果證明他們的假設,但是為什麼呢?他們發現三分之一的自閉症孩童在幼兒時期有癲癇症,而這會造成強烈的情緒波動。

以上兩個假設(mirror neuron & salience landscape)並不衝突,但是還需要更多的實驗來測試。

其實這篇講了很多,不過太細節的話可能會讓人較難理解,所以只把一些易懂的寫出來。這樣看一看似乎《我腳下之路》裡有把一些自閉症的細節都演出來,不過草剪剛的演技到底傳不傳神,其實我也不知道,畢竟我沒碰過真正的自閉症患者。 



延伸閱讀

本文作者Lindsay Oberman 的網站
本文於Sci Am 的原文(pdf file)





citation from The American Heritage® Dictionary of Idioms. Houghton Mifflin Company, 1992. Answers.com 03 Dec. 2006. (按圖可連結到引用頁面)





[SciAm News] 子宮頸癌疫苗

記得很久以前就知道子宮頸癌有疫苗的事了,之前還在undergraduate 的時候有個BC Cancer 面試的工作就是跟子宮頸癌有關的,詳細內容忘了,大概就是那時候有一大批的子宮頸癌疫苗要進到加拿大來,所以BC Cancer Agency 需要先做測試之類的。


Scientific American
December 12, 2006


Call for worldwide use of cervical cancer vaccines

LONDON (Reuters) - International health experts called on Tuesday for rapid worldwide access to new cervical cancer vaccines that have the potential to save a quarter of a million lives a year.

◆ cervical cancer:子宮頸癌

其他常見癌症及相關中英文對照

lung cancer 肺炎
lukemia 血癌
breast cancer 乳癌
colon and rectal cancer 大腸和直腸癌
skin cancer 皮膚癌
prostate cancer 前列腺癌
lymphoma 淋巴瘤
tumer 腫瘤
malignant 惡性的
benign 良性的
carcinogen 致癌物質 (or carcinogenic substance)
carcinogenesis: the processes of tumor development

關於淋巴的補充

lymph 淋巴
lymphatic system 淋巴系統
lymphocyte 淋巴球
lymph node 淋巴結


◆ access to

看來 [access to ] 是個很common 的用法唷!之前的文章中有看到 [access to medications] 這個詞,現在在這裡又看到了,寫文章有需要的時候記得要想到它喔!

access: the ability or right to approach, enter, exit, communicate with, or make use of.

◆ have the potential to

這裡的意思是有什麼的潛力、可能性,例:have the potential for futer development

potential: capable of favorable development.
Synonyms: promising

Merck & Co. Inc.'s recently launched Gardasil and GlaxoSmithKline Plc's Cervarix, which is expected to be approved next year, protect women against human papillomavirus (HPV), the virus that causes most cases of the disease.

Merck 最近即將上市的Gardasil 和GSK Plc 明年將通過認證的Cervarix 都將幫助婦女預防HPV的感染,HPV是造成子宮頸癌的病毒。

◆ launch: to introduce to the public or to a market

這裡指的是「推出(新產品)」的意思,例:launch the new perfume

這是很常看到的字,除了用在發射火箭、太空梭(launch a rocket)之外,最常用的就是「開始…」的意思,
例:launch a project (開始一個計畫)
  launch a career (開創一項事業)

◆ human papillomavirus (HPV):類乳頭瘤病毒

The new products are likely to be embraced in rich countries but their use in the developing world -- where 80 percent of cervical cancer deaths occur -- is uncertain because of unresolved issues over funding, delivery and political challenges.

這個新產品在富有的國家可以被廣泛的使用、接受,但是在子宮頸癌有80%死亡率的開發中國家卻因為金錢贊助、運送和政治上的問題,這些疫苗的推廣卻是個難解的議題。

◆ be embraced in rich countries

這裡提出來是因為它用embrace 當作藥品使用的動詞,可以看到它後面是用「their use」來表示,使文章裡的用字不會重複,讀起來又有專業的感覺。

embrace: to take up willingly or eagerly (信奉、從事)
例:embrace a social cause (從事一項社會活動)

◆ unresolved issues over ...

The call for global access came at a conference in London bringing together 60 health experts from multilateral agencies, government, charities and the drug industry.

◆ global access

◆ multilateral:多邊的;多國參加的





citation from The American Heritage® Dictionary of Idioms. Houghton Mifflin Company, 1992. Answers.com 03 Dec. 2006. (按圖可連結到引用頁面)







Monday, February 16, 2009

new therapy for HIV

最近關於 HIV therapy 的新聞筆記

[Nature] Stem-cell transplant wipes out HIV

身患AIDS和血癌的病人,骨髓移植的時候選用帶有 CCR5 基因突變的捐贈者的骨髓,病患停藥後已有兩年沒再復發惡化(relapse)。歐洲人口有 1% 帶有 CCR5 的突變基因,這些人對 HIV 有抵抗力,因為 CCR5 是病毒進入細胞的 receptor,突變的 CCR5 可能讓 HIV 無法進入人體細胞而使人免於受病毒感染。市面上有 CCR5 inhibitor,是由 Pfizer 所製的 maraviroc,但需要和其他藥物一起使用。

[BBC] HIV gene therapy trial promising

這是 UCLA 發表在 Nautre Medicine 的研究報告,此基因治療已試用在74位病患身上,目前顯是為安全且能降低 HIV 在免疫系統上的破壞。

雞尾酒療法 HAART 有效的治療 HIV 病患,但必須每日服用且有造成病毒突變而抗藥的危險,因此新的療法是很迫切的。

目前最新的療法加入了給病患帶有 OZ1 的骨髓細胞,用來對抗兩個重要蛋白。受治療的病患在前48週並沒有明顯的改善,血液中的 HIV 含量和沒有接受治療的病患有顯著不同,但在100週之後,接受治療的病患的 CD4+ 細胞變得比較多。

這項基因治療的好處是病患只要接受一次或少次的治療,不需要長期使用藥物治療。不過這項治療還在試驗階段,效用也還沒有藥物治療來的高,但證明了給病患帶有被植入一個抗 HIV 的基因的(病患自己的)幹細胞可減低病毒複製,即使在停藥之後。

Friday, November 16, 2007

other misc resources

> Science Journals

> Cell Culture Handbook

> Cell contamination

> fluorochrome table

> stable transfection

other notes:

1000-1500 rpm for 5 mins....for freezing cells

Tissue culture media contains Calcium and Magnesium ions, foetal calf serum contains proteins that are trypsin inhibitors. Both Mg2+/Ca2+ INHIBIT TRYPSIN. The reason why we use PBS without Ca2+/Mg2+ to wash the cells prior to trypsinisation is to reduce the concentration of Divalent cations and proteins that inhibit trypsin action. EDTA is a Calcium chelator which will "mop" up the remaining divalent cations. If trypsin is allowed to stay in contact with the cells for too long a time, cell viabilty will reduce.

This should be the first principle of cell culture that you learn on day one. There are only very few cells that will detach with EDTA treatment alone.


==

hum...

Friday, November 02, 2007

[NEWS] C 型肝炎

[BBC NEWS] How Hep C bypasses cell defences

"The potentially-fatal hepatitis C virus evades the body's natural defences by slipping directly from cell to cell, scientists have found. This could mean treatments aimed at interrupting its progress won't work as well as hoped. University of Birmingham researchers told a Glasgow conference that this could explain the rapid spread of the virus in some patients. "

Thursday, November 01, 2007

[NEWS] 殺病毒,止癌症

[SciAm] Kill the Virus, Stop the Cancer

"Researchers have for the first time shown that as many as 1.3 million cases of cancer a year may one day be successfully treated or even prevented by targeting and destroying the viruses that cause them.

Scientists at the Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University in New York City say the finding could pave the way for conquering human cancers that are linked to preexisting viral infections, among them liver cancer (caused by the hepatitis B and C viruses), cervical cancer (from human papillomavirus) and lymphomas caused by the Epstein–Barr virus.

They key, they say, is to find and destroy the viruses before they turn cancerous. In an attempt to do this, the researchers used a technique known as radioimmunotherapy in which radioisotopes (unstable elements that release radiation) mounted on antibodies (protein molecules akin to infection search-and-destroy missiles) are injected into the body. Once inside, researchers found that the antibodies zeroed in on their targets—viral antigens—and the radioisotopes destroyed nearby cancer cells without damaging surrounding healthy tissue."

有沒有這麼神奇阿,可以控制 radioisotope 到接近癌細胞的時候才制出放射線?如果控制不夠準確的話,還是會殺死其他好的細胞,不過這樣最壞應該也只是回到目前的治療況狀,如果能控制到只殺死癌細胞的話,算是一個加分,也許能讓病人的免疫力不會減弱吧?

Friday, October 26, 2007

[NEWS] Setback for Nigeria's Polio Fighters

[TIME] Setback for Nigeria's Polio Fighters

"Health workers in Nigeria fear they're on the verge again — of collapse. When the World Health Organization and the Centers for Disease Control revealed in early October that 69 Nigerian children had been paralyzed by polio virus since 2005 — and had contracted the illness through exposure to the live virus found in the oral vaccine drop — it was the nightmare situation public health workers had been dreading: the rare vaccine-related outbreak that could spark renewed paranoia and permanently halt eradication efforts."

這是今天上課老師提到的新聞,在 Science 期刊上也有,聽到的時候一直在想 Polio 的中文是什麼,原來是小兒麻痺。那 smallpox 呢?我知道疫苗是用 vaccina virus 做的,大家小學的時候都打過,手臂上會有一小塊疤,那是打什麼的?中文一直想不起來,腦海中只一直冒出「小兒痲痺」四個字,想說到底 smallpox 和 Polio 哪個才是小兒麻痺?厚,smallpox 是天花啦!

牛痘疫苗有很貴嘛?老師說現在美國都沒在打的,因為他們認為 smallpox 已經絕種了,但是其實…嗯,還是有爭議的吧!不過美國認為打疫苗不重要,而且沒在打,讓我覺得很不可思議,老師也覺得難以理解,疫苗很重要的阿!台灣的新生兒應該出生沒多久,每個都什麼能打的疫苗都打了吧!

[NEWS] Study to probe whether acne drug can slow MS

[CTV.ca] Study to probe whether acne drug can slow MS

"Researchers in Calgary are preparing to begin a new study to see whether a commonly available acne medication could help delay the crippling effects of multiple sclerosis.

The medication, called minocycline, has been available for over 30 years. If it's proven effective in delaying the progress of MS, it could offer an inexpensive option for the treatment of early stages of the disease."


舊藥新用,治痘痘的藥,可以拿來治療MS(multiple sclerosis)?

Thursday, October 18, 2007

好用線上資源

online nucleotide concentration convertor

1. ng/ml to pM (vice visa): http://www.ambion.com/techlib/append/concentration_calculator.html
2. weight to mole (vice visa): http://molbiol.edu.ru/eng/scripts/h01_07.html (很多單位大小可選)