單一細胞層級NF-κB動力學於TNF-α訊息傳遞迴路之模型建立(3/3)

NF-κB是一種控制DNA轉錄的蛋白複合體，主要由五種不同的次單元體組成的同二聚體或是異二聚體。NF-κB可因不同的刺激而引起反應，包括紫外線照射、細胞因子、自由基、氧化低密度脂蛋白及細菌或病毒抗原等。若NF-κB調控失常，常會與癌症、炎症和自體免疫性疾病、感染性休克、病毒感染以及免疫發育異常有關。近期研究顯示腫瘤壞死因子與細胞膜上腫瘤壞死因子受體結合後，會誘導NF-κB進行對下游基因的調控，並且發現細胞受到腫瘤壞死因子刺激後，NF-κB會由細胞質輸運到細胞核，然後再由細胞核回到細胞質的振盪變化，且此振盪變化可透過一個負向回饋數學模型來解釋這個現象。本計畫將提出單一細胞層級NF-κB動力學於TNF-α訊息傳遞迴路之模型建立的計畫主軸，利用微流道細胞培養技術，建構一個高通量的螢光顯微觀測方法以及自行架設的微尺度表面增益拉曼光譜系統，進而記錄完整轉錄因子NF-κB在腫瘤壞死因子TNF-α的環境刺激下所出現的NF-κB振盪表現，並提出三項核心目標來逐步完善細胞層級生物迴路系統的研究課題。目標一: 單一細胞層級轉錄因子NF-κB生物迴路系統研究之創新設計，藉以紀錄腫瘤壞死因子TNF-α與細胞膜上腫瘤壞死因子受體結合後的NF-κB振盪表現、目標二: TNF-α與NF-kB回饋控制路徑之數學模型之模擬與驗證、以及目標三: 比較NF-kB以及p53兩類負向回饋抑制路徑的相關性及非線性動力學特徵，藉此評估當細胞同時存在兩種負向回饋抑制路徑時的細胞行為以及基因表現。透過本計畫所提出的奈米生醫技術結合單一細胞的觀測平台，預期本研究可建立單一細胞層級轉錄因子生物迴路系統的方法學，進而作為提供更廣泛的研究模式來解答細胞如何單純利用此NF-kB轉錄因子，即可用來同時調控細胞該何時走向發炎、凋亡或壞死反應。