慈濟大學分子生物暨人類遺傳研究所孫德珊老師實驗室
勤耕樓 E414
 
我們實驗室主要研究炭疽桿菌致死毒素對血小板及紅血球分化的影響。
 
炭疽症是由炭疽桿菌所引起的急性疾病, 炭疽症主要致死因子為致死毒素 (LT), 由protective antigen (PA) 與 lethal factor (LF) 所組成。 PA可與細胞表面受體結合, 藉此將LF帶入細胞中; 而LF已被證實為metalloprotease, 可以將訊息傳導MAPK (mitogene-activated protein kinase) pathway中之MEKs, 由蛋白質N端切開, 阻斷MAPKK訊息傳導。 長久以來, 巨噬細胞 (macrophage) 被認為是LT最重要的接受體細胞, 且由LT所引發的巨噬細胞死亡所釋放出的發炎物質(TNF-a and IL-1b), 被認為與炭疽症之死亡病徵有相當大的關聯。 但是這個理論並無法合理解釋在炭疽症病人或施打炭疽桿菌致死毒素的老鼠死亡前, 不正常的出血,血小板低下及溶血性貧血的症狀。 我們之前的實驗發現, 由炭疽桿菌直接純化的致死毒素, 除了可以抑制人類紅血球/巨核細胞株 (HEL)藉由TPA (12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate)刺激所誘導往巨核細胞的分化及多倍體化外,在活體內亦可影響骨髓中巨核細胞(血小板前驅細胞)的分化。 我們又發現事先施打血小板生成素 (thrombopoietin, TPO) 提升巨核細胞的分化,可降低施打LT老鼠的死亡率。以上證據指出LT抑制巨核細胞的分化與LT導致老鼠死亡的致病機轉有關, 這些結果顯示炭疽桿菌致死毒素影響血小板前驅細胞的分化,在炭疽病致病機轉上扮演重要的角色。
 
我們又發現, 施打炭疽桿菌致死毒素後, 老鼠周邊血中紅血球及血比容值持續下降; 而且炭疽桿菌致死毒素可以在K562細胞抑制GTP所誘發的紅血球分化;在活體內亦可影響紅血球的分化。 而且預先施打紅血球生成素erythropoietin (EPO) 可以減少炭疽桿菌致死毒素對老鼠造成的死亡率。綜合以上實驗結果似乎可推導出一全新的炭疽病致病模型,先由致死毒素抑制紅血球的發育與分化然後造成貧血缺氧性組織壞死; 加上致死毒素抑制血小板前驅細胞的分化造成血小板低下及出血不止最後導致死亡。
 
下一個我們要解決的問題是LT如何抑制巨核細胞及紅血球的分化。我們主要利用微陣列與基因表現分析的方法,找到在處理TPA (or GTP)後表現增加而在前處理LT減少表現的基因,再利用shRNA降低這些基因的表現,看是否會影響巨核細胞(紅血球)的分化,藉此篩選與巨核細胞(紅血球)的分化有關的基因。找到這些與分化有關的基因後,我們會在臍帶血血球幹細胞或老鼠胚胎幹細胞體外分化成巨核細胞或紅血球的系統中,證實這些基因的功能。

Research Interest
 Our laboratory is focusing on the effects of Bacillus anthracis lethal toxin (LT) on megakaryocytes and erythrocytes. We have found that LT could kill megakaryocytes and erythroblast cells in bone marrow therefore cause thrombocytopenia and anemia in LT-challenged mice. We have successfully developed therapeutic approaches, including erythropoietin (EPO), thrombopoietin (TPO) or granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) administration post LT injection. Currently we use LT as molecular screening tool for further study the molecular mechanism of megakaryopoiesis and erythropoiesis.