海大跨國合作　為錨形紋葉珊瑚解密

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（台北內科週報第642期／2024年8月5日-2024年8月11日）

【ESG促進平台】近年全球珊瑚數量的減少，引發國際間對於珊瑚的基礎研究、培育及養殖以及海洋保育活動的關注度不斷提升，而基因體，素有生命的設計圖之稱，包含生物體生長和運作所需的資料，若能詳細解開基因體的資訊，就能更加深入瞭解珊瑚的生物學特徵，進而優化養殖技術，並提高保育復育活動的效率。

基於珊瑚礁生態系，孕育著豐富的海洋資源，對於維護生物多樣性十分重要，台灣海洋大學海洋環境與生態研究所所長識名信也教授近期與東京大學（UTokyo）大氣海洋研究所新里宙也（Chuya Shinzato）副教授及沖繩科學技術大學院大學（OIST）佐藤矩之（Noriyuki Satoh）教授合作，成功解開1種石珊瑚-錨形紋葉珊瑚（Fimbriaphyllia ancora）的基因體，將能更有效地養殖珊瑚與推進復育，相關研究成果並發表在《Nature》的子期刊《Communications Biology》（通訊生物學）。

▲海大識名信也教授與研究團隊研討的情景（照片係台灣海洋大學提供）。

識名教授表示：「透過運用研究的基因體資訊，不僅能改進此珊瑚的養殖技術，也能更有效地推進保育復育活動。」

由於石珊瑚是珊瑚礁生態系的主要建構者，而錨形紋葉珊瑚為1種廣泛分布於印太地區的石珊瑚，不僅在觀賞水族珊瑚市場上具有較高的經濟價值，近年來也成為研究珊瑚有性生殖的重要模式物種。識名教授自2018年起，與新里宙也副教授及佐藤矩之教授（OIST）共同開始此珊瑚的基因體解析工作。此外，該研究團隊更在研究中發現珊瑚的不同組織各自擁有不同的基因群，扮演著珊瑚生理功能的多樣角色，這也是全球性的創舉！

▲識名教授表示，透過運用研究的基因體資訊，將能更有效地推進珊瑚保育與復育（照片係台灣海洋大學提供）。

隨著全球氣候變遷、海水酸化與溫度上升，珊瑚面臨著嚴峻的生存挑戰，美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）日前也對外公布，全球正在經歷第4次大規模珊瑚白化。透過珊瑚基因體分析所揭示的種群結構和遺傳多樣性，將有助於準確理解不同珊瑚物種的環境需求，並推進珊瑚的保護與復育活動。識名教授表示，今後將持續與國內外研究機構和大學合作，為台灣的珊瑚研究發展作出貢獻。論文連結：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06544-4。

參與海洋固氮研究　發現新可能

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（台北內科週報第626期／2024年4月15日-2024年4月21日）

【ESG促進平台】台灣海洋大學海洋生物研究所張順恩助理教授，參與加州大學海洋固氮研究跨國團隊，近期成果顛覆一般認知，發現1種能夠進行固氮作用的全新胞器，命名為nitroplast（固氮體），並於4月11日刊登在全球權威學術期刊《科學》（Science）的封面文章。根據共生體學說，除了進行呼吸作用的粒線體和光合作用的葉綠體等，此固氮體是現知第4例由原本與真核細胞共生的原核生物演化而成的胞器。張順恩表示，由於許多植物和藻類的生長都是由氮限制，所以固氮體的發現將為提升地球的生產力和碳封存能力，帶來新的可能性。

固氮是生命的重要過程，一般認知只有細菌或是古細菌能從大氣中吸收氮，並將其轉化為生物可用的形式。該研究的負責人-加州大學聖塔克魯茲分校Jonathan Zehr特聘教授，早於1998年就在海洋中發現固氮藍綠細菌（Candidatus Atelocyanobacter thalass, UCYN-A），而多年來，科學家一直認為 UCYN-A與海洋單細胞藻類（Braarudosphaera bigelowii）是內共生的互利關係。研究團隊發現B. bigelowii與UCYN-A的生長速度具有同步性，但需要更進一步以實驗證明兩者在代謝的相關性，張順恩便是參與了這部分蛋白質組與基因體分析的研究工作。

▲張順恩助理教授參與跨國海洋固氮研究，成果登全球權威期刊《Science》，深受重視（照片係台灣海洋大學提供）。

由加州大學聖塔克魯茲分校Tyler Coale帶領的研究團隊將UCYN-A從B. bigelowii中分離，進行蛋白質組與基因體分析，他們發現UCYN-A約2,000種不同的蛋白質中，有一半是來自B. bigelowii，而不是在UCYN-A內部產生。而許多藻類細胞生產的蛋白質還有助於UCYN-A的固氮作用，並且就像其他的胞器，能夠透過特定的胺基酸序列標記將蛋白質運送到UCYN-A。此外，由加州大學舊金山分校及勞倫斯柏克萊國家實驗室團隊Valentina Loconte帶領的研究團隊也透過軟X光斷層掃描顯微技術（Soft X-ray tomography）發現UCYN-A與B. bigelowii的細胞是同步分裂，證實UCYN-A已經與藻類細胞融合，是具有固氮功能的胞器（即固氮體）。

▲張順恩助理教授（右排前2）去年獲海大海洋中心補助，參與加州大學聖塔克魯茲分校Jonathan_Zehr團隊合作研究(照片係張順恩助理教授提供)。

張順恩補充著說：「這些結果顯示UCYN-A通過輸入大量B. bigelowii的蛋白質補充缺失的代謝過程，以及B. bigelowii 能夠在細胞分裂後將UCYN-A傳遞給子代細胞，滿足了定義胞器的條件。」而B. bigelowii也成為了第1個已知可以從大氣中吸收，並利用氮氣的真核生物。他也表示，這是生物學上具有開創性的重大發現，相信將能納入教科書中，十分榮幸能夠參與這項研究，並成為相關文章的共同作者。

海洋中還有大量不同種類的固氮生物有待進一步研究。張順恩指出，「台灣在研究海洋固氮生物或固氮體上有很大的優勢，因為鄰近的黑潮水域就是固氮作用的熱點，其中就有B. bigelowii，以及多種目前被認為與矽藻內共生的藍綠細菌。因此，我們團隊以海洋大學為基地，配合國際合作，正致力研究海洋固氮生物在全球環境變遷中的響應和相關的生理機制。」

沈湯龍博士　開啟外泌體傳奇

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（台北內科週報第595期／2023年9月11日-2023年9月17日）

【產學政研連線特稿】將生命投注救助生命上，是人類最高貴的展現，今年，台灣大學沈湯龍教授榮獲「史懷哲世界風雲醫師」獎，正是表彰他長期於生物醫學研究，整合各類生物自然資源、利用分子細胞生物學、疾病動物模型、大數據技術和方法，並結合臨床研究，尋求創新和靈活的方法來改善人類的生活品質和健康。

史懷哲醫師於1913年創立Schweitzer Lambarene Hospital（中非加彭共和國蘭巴雷尼醫院，今年適逢醫院創立110年年慶，該醫院每10年1次，頒發「史懷哲世界風雲醫師」獎（全世界只有5名），及「史懷哲世界醫療相關機構貢獻獎」。

長期致力於人類健康跨學科研究的沈湯龍教授，對醫學研究有很多貢獻，曾發表國際SCI論文超過90篇，H-index 40，被引用11,000餘次，雖然於2010開始投入外泌體的研究經歷許多挫折，但仍持續至今，不斷地堅信和無私推動：視為下1個生醫閃耀之星的外泌體研究，不餘遺力！

▲聯亞藥陳啟祥董事長（左1）、艾可益國際暨精靈奇蹟創辦人趙淇淇（右1）一起見證沈湯龍教授（右2）受獎；左2為王杉財理事長（照片係奧地利史懷哲國際基金會亞太分會提供）。

沈湯龍教授所發起的、與美國康乃爾醫學院等團隊共同研究，在2015年發現了癌細胞在轉移前會透過釋放外泌體（exosome或稱small Extracellular Vesicle, sEV）可先行專一性標的體內特定器官，稱之為癌轉移的器官趨性（metastatic organotropism），的分子細胞的機制，提供了未來在癌症轉移上於臨床的精準醫療的應用發展。

外泌體為1種生物細胞分泌之胞外體（Extracellular Vesicles, EVs），可專一性的裝載及運輸多樣的生物分子，包含核酸、蛋白質、脂質、細胞代謝物等物質，來將訊息精準傳遞至特定的細胞器官組織，進行細胞間調節溝通的自然再生醫學。

他的研究成果，發表在2015年的國際頂尖期刊「自然」（Nature）上，至今已經超過被引用次數超過4000次的被高引用論文。也因此，透過沈教授的推動，不僅在國內成立台灣胞外體學會（Taiwan Society for Extracellular Vesicles, TSEV）持續推動國內胞外體的研究與亞太和國際各國相關學會和學者鏈結，也持續跨域進行外泌體在幹細胞、植物、益生菌、藥用真菌等不同物種的功效和健康應用等。

▲奧地利史懷哲國際基金會亞太分會王杉財理事長，代為頒授沈湯龍教授（右）世界風雲醫學獎章（照片係奧地利史懷哲國際基金會亞太分會提供）。

身兼台灣外泌體學會理事長沈湯龍教授也積極鼓勵和參與各項外泌體產學合作，加速外泌體功效性驗證、品管分析、大量分離純化、產品開發等研究實驗的進行。諸如外泌體在癌症檢測或是新興機轉的研究、神經退化性疾病的角色、幹細胞功能參與和再生醫療的應用，包含老年失智、糖尿病、肥胖等領域，都是極具開發的方向。希望透過產學研的合作，將台灣在外泌體的研發和能量創造出台灣生醫產業的新星。

此外，沈湯龍教授也是推動台灣胞外體學會做為亞太胞外體學會聯合會（Asia Pacific Societies for Extracellular Vesicles; APSEV）創始會員的重要推手，並且自2019年至今，在台灣已經承辦過兩次亞太胞外體聯合會議，顯示台灣學術界這方面的努力和國際認同程度和影響力。