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苷胺酸氮甲基轉移酶基因剔除鼠的建立與應用
2011-12-16
陽明大學愛滋病防治及研究中心
 
類  別 學術研究組
參賽項目 苷胺酸氮甲基轉移酶基因剔除鼠的建立與應用
參賽單位 陽明大學愛滋病防治及研究中心
參賽人員 陳宜民
技術說明

苷氨酸氮甲基轉移酵素(Glycine N-methyltransferase, 簡稱GNMT)在肝臟細胞中大量表現,但是在肝細胞癌組織中的表現卻被抑制,且此現象在不同致病因子所導致的肝癌組織中皆可發現。其主要的酵素反應是將S-adenosylmethionine (S-腺苷甲硫氨酸, 簡稱SAM)的甲基轉移到苷氨酸的氮原子上,產生肌氨酸(sarcosine, 或稱N-甲基苷氨酸)以及S-adenosylhomocystine (S-腺苷高半胱氨酸,簡稱SAH)。SAM與SAH的比例被認為與調控細胞內甲基化修飾反應相關。因此GNMT藉由調控SAM/SAH的比例進而影響到肝細胞內DNA與蛋白質的甲基化修飾,最終影響基因的穩定性以及基因表現。GNMT也是主要的肝細胞內的葉酸結合蛋白,而細胞內葉酸的含量也與基因的穩定性息息相關。另一方面,GNMT也能與環境致癌物例如黃麴毒素、多環芳香族碳氫化合物(PAHs)等結合。並且GNMT能抑制這些致癌物造成的細胞毒性與致癌能力。為了研究GNMT在肝臟功能所扮演的角色及重要性,我們製造出GNMT基因剔除的小鼠,染色體上GNMT的基因座已被利用基因重組的方式破壞。相較於野生型小鼠,4周齡的GNMT基因剔除小鼠,肝功能指數明顯上升。9周齡的GNMT基因剔除小鼠產生明顯的肝臟腫大現象;11周齡時出現肝醣以及肝臟脂肪堆積現象。在9個月齡的GNMT基因剔除小鼠的肝臟則可觀察到明顯的脂肪性肝發炎。1年大的GNMT基因剔除小鼠的肝臟開始產生脂肪瘤、血管瘤、發育不良性結節(dysplastic nodule)以及肝細胞癌。本GNMT基因剔除小鼠產生脂肪肝、肝癌等病症的發生率是100%(母鼠)。且此動物模式具有人類肝臟癌化過程中各個階段的病理變化(除了肝硬化),尤其對於脂肪性肝病的研究更是一適合的動物模型。因此本動物模型非常適合作為藥物篩選、測試模式;也能用於尋找新型的早期肝病標記。另外,本小鼠也可作為一肝功能異常動物模式,可用研究肝功能異常背景下的藥物耐受性或是藥物動力學。

GNMT基因剔除屬之建立GNMT藉由調控S-adenosylmethionine (SAM)與S-adenosylhomocystine(SAH)的比率,進而影響細胞甲基化表現 技術研發團隊

 
專家評語簡摘
 GNMT基因剔除鼠來篩選肝癌,有其新穎性,且陽明大學已能穩定且無污染的繁殖;此系統對肝癌疾病模式,新藥研發與疾病檢測之商化具發展潛力。
 

得獎心得與自我期許

這次獲獎,是實驗室全體同仁共同努力的成果,也要謝謝國科會國家型計畫及教育部追求卓越計畫的補助。我們發展出來的GNMT基因剔除鼠已經在美國,台灣及中國大陸申請到專利。這隻老鼠產生的肝癌跟人類肝細胞癌一樣有多階段的癌化過程,同時,它在產生肝癌的前期,就會產生甲型胎兒蛋白,Glypican-3及survivin 等在人類肝細胞癌早期也會出現的蛋白質。而羅氏藥廠正在發展的新藥GC33,就是對抗Glypican-3的單株抗體。透過國家新創獎的肯定,希望將來有更多的研發單位及藥廠使用這隻老鼠來發展肝癌診斷試劑及新藥。

 
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