皮革真的來自動物嗎？當永續與科技攜手，顛覆你對皮革的一切想像。根據《TRELLIS》報導，來自美國芝加哥的新創公司Hydefy，正以其獨特的生物科技，為市場帶來令人振奮的選擇。歷經五年研發，Hydefy正式宣佈，其利用真菌界材料開發的皮革與塑膠替代品，已成功應用於首款品牌產品——一款由國際知名設計師Stella McCartney設計，價值1,500美元（約新台幣48,000元）的時尚手提包。記者林育如／編譯

皮革真的來自動物皮嗎？當永續與科技攜手，顛覆你對皮革的一切想像。根據《TRELLIS》報導，來自美國芝加哥的新創公司Hydefy，正以其獨特的生物科技，為市場帶來令人振奮的選擇。歷經五年研發，Hydefy正式宣佈，其利用真菌界材料開發的皮革與塑膠替代品，已成功應用於首款品牌產品——一款由國際知名設計師Stella McCartney設計，價值1,500美元（約新台幣48,000元）的時尚手提包。

[caption id="attachment_176714" align="alignnone" width="822"] Hydefy正式宣佈，其利用真菌界材料開發時尚手提包。（圖／123RF）[/caption]

《TRELLIS》報導指出，Hydefy的核心技術在於利用菌絲體（fungus kingdom）培育出創新材料「Fy」。這種材料完美避開了傳統動物皮革和石化燃料基塑膠的生產過程，為時尚和消費品產業提供了一種對環境影響極低的永續選項。相較於傳統製程，Fy的生產不僅更加環保，也符合當前全球對於綠色經濟和循環經濟的倡議。

延伸閱讀：「海洋真菌」分解塑膠效率更快 科學家測試未來使用範圍

Hydefy在生產Fy材料的過程中，展現了其高度的創新能力。他們巧妙地改進了用於啤酒釀造和塑膠地板製造的現有設備，使其能夠大規模生產這種獨特的真菌基材料。這不僅大幅降低了新技術導入的門檻，也顯示了Hydefy在生產效率和成本控制方面的潛力。

值得一提的是，Hydefy的母公司Fynder Group，其技術源於美國國家航空暨太空總署（NASA）對「嗜極生物」（extremophile）的研究。這種特殊真菌甚至曾被送往國際太空站進行實驗，以測試其在為太空人提供食物方面的潛力。這項前瞻性的研究背景，不僅為Hydefy的產品增添了科技光環，也證明了其材料的無限可能性。

隨著Hydefy的Fy材料逐步進入市場，預期將為全球的時尚、設計和製造產業帶來新的變革。消費者將有機會選擇更加環保、永續，同時兼具質感與設計感的產品，共同為地球的永續發展貢獻一份心力。

資料來源：《TRELLIS》

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國立清華大學生物資訊與結構生物研究所成立於91年，提供範圍寬廣的課程，給與生物與非生物背景的學生各種生物科技訓練，目標是培養具創造力並能解決科學和產業上重要問題的科學家。

國立清華大學生物資訊與結構生物研究所成立於91年，提供範圍寬廣的課程，給與生物與非生物背景的學生各種生物科技訓練，目標是培養具創造力並能解決科學和產業上重要問題的科學家。

清大生資所長殷献生表示，該所目標在培育生物資訊與結構生物學領域具有長才的專業優秀研究人才，所上提供物理生物化學、結構生物學、生物能量學、分子生物學、生物化學、等基礎課程外，對於X光繞射、核磁共振、電子自旋共振、雙色旋光、螢光及高解析顯微鏡等分析利器之利用，再結合電腦計算與生物專長，盼透過多方位培訓，讓學生成為解決科學和產業上的專才。

延伸閱讀：元培生醫工程系培養醫工師！企業實習縮段產學落差

該所除歡迎原本為生物專業的同學來參與研究陣容外，更希望非生物背景的學生一同來加入日新月異的生物資訊及結構生物學的團隊。

對於不同背景的學生，該所有完整的課程設計，期使學生們一方面能具有分子遺傳、細胞生物及生理的專業外，亦能運用現代的電腦資訊，生物物理化學觀點及光譜分析等分子技術來培育出新世紀的生命科學人才。

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國家科學及技術委員會於2019年與瑞典策略研究基金會（Swedish Foundation for Strategic Research, SSF）首次簽署科學及技術合作備忘錄（MOU），次年雙邊學者共同投入資通訊、生物科技及材料科學重要領域研究，今年7月4日雙方續簽MOU，將持續推動台瑞典雙邊研究合作與人才交流，強化兩國學術與科技能量結合。

記者／李琦瑋

國家科學及技術委員會於2019年與瑞典策略研究基金會（Swedish Foundation for Strategic Research, SSF）首次簽署科學及技術合作備忘錄（MOU），次年雙邊學者共同投入資通訊、生物科技及材料科學重要領域研究，今年7月4日雙方續簽MOU，將持續推動台瑞典雙邊研究合作與人才交流，強化兩國學術與科技能量結合。

國科會4日與SSF續簽科學及技術MOU，由科教國合處處長葉至誠與SSF執行長霍特曼（Lars Hultman）共同簽署、國科會副主任委員陳炳宇見證。

延伸閱讀：國科會率團訪芬法　促台量子科研與國際接軌

陳炳宇在會談時指出，瑞典為全球頂尖創新國家之一，於多項領域皆扮演領導者，尤其在永續相關議題之實踐，值得台灣借鏡學習；霍特曼也樂見雙方學者透過此項合作協議，加強科研合作與交流。

國科會表示，霍特曼本次特地來台代表SSF與國科會續簽MOU，充分顯示相當重視兩國合作關係，此行亦將拜會國家實驗研究院、國立台北科技大學等學研機構進行交流，強化兩國科研鏈結，並期促成後續更多合作。

國科會指出，前為科技部時，在2019年8月與SSF首次簽署科學及技術MOU，並與之進行雙邊聯合徵案，次年共同核定6群14件雙邊研究計畫，共計14位台灣學者與23位瑞典科學家攜手合作，投入固態無鉛鋰電池、下一代無線通信天線技術、更先進的互補式金屬氧化物半導體（CMOS）集成奈米孔生物分子傳感器、芯片尺寸加速器、通信用高級氮化鎵（GaN）器件、以及二維量子光電器件等多項資通訊、生物科技及材料科學重要領域研究。

國科會提到，該研究計畫執行期間為2020年至2025年，雖因Covid-19疫情導致初期合作交流受阻，然各計畫於防疫限制解除後，即迅速規劃並完成交流活動，顯示雙邊學者對彼此合作瞭解及學習的高度重視。此外，兩國研究工作文化的差異認知，以及彼此專長的互補性，亦為雙邊學者認同該合作的附加價值，有助彼此科研與創新相互激盪。

至於續簽MOU的合作方向，國科會科長王凱石說，研究計畫將在2025年到期，續簽盼讓雙邊繼續合作，但未來的研究領域還未定，主要希望台瑞典在目前合作的基礎上，建立更多的實質交流與合作。

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塑化劑（鄰苯二甲酸酯類化合物）為一種環境荷爾蒙，有類似女性荷爾蒙的作用。根據研究，若長期大量暴露，可能增加乳癌、子宮內膜癌等風險…

記者／林育如

塑化劑（鄰苯二甲酸酯類化合物）為一種環境荷爾蒙，有類似女性荷爾蒙的作用。根據研究，若長期大量暴露，可能增加乳癌、子宮內膜癌等風險。長期投入塑化劑議題研究的義守大學醫學科學與生物科技學系系主任廖健森憂心指出，塑化劑對人體五大危害。

廖健森直指，這當中包含人體「智能」、「生殖」、「免疫」、「神經」、「呼吸系統」。有研究報導指出，一些塑化劑，例如部分鄰苯二甲酸酯類化合物型的塑化劑，被認為長期暴露，會降低人類的智能。部分塑化劑經研究證實，與生殖系統異常有關，可能影響男性與女性的生育能力，包括男性精蟲數量減少、精蟲活動力降低、女童性早熟等。

不僅於此，部分研究報導指出，長期暴露於某些塑化劑可能對免疫系統產生不良影響，使人更容易受到感染或發生過敏反應；甚至某些塑化劑被認為可能與神經系統的發育和功能有關，可能對兒童的神經行為產生負面影響。有些塑化劑亦可能釋放揮發性有機化合物，對呼吸系統會造成一定的刺激與影響。

更多新聞：無所不在 嚴「塑」看待！義守大學廖健森主任：「六大類產品」潛藏塑化劑危機

塑化劑不單影響人體健康，還會隨著塑膠製品的廢棄進入水體、土壤之中，或者在使用添加有塑化劑的室內建材時，部分具有輕度揮發性的塑化劑，亦會被釋放到室內空氣中。各種內含塑化劑的塑膠製品進入你我日常生活之中，在生態鏈中進行生物累積與生物放大作用，影響生態系統的平衡，並最終對人類產生潛在風險。

台灣人體內的塑膠含量偏高，原因可能來自台灣人的生活飲食習慣。廖健森提出以下六大方法，以避免接觸到塑化劑：

一、使用玻璃、陶瓷或不含塑化劑的塑膠產品：選擇使用玻璃、陶瓷或標示為不含塑化劑的塑膠產品，以減少暴露風險。

二、避免使用含有塑化劑的包裝材料：嘗試選擇使用紙類或其他不含塑化劑的包裝製品，減少接觸食品包裝中的塑化劑。

三、避免過度加熱食品：高溫會加速塑化劑的釋放，因此要儘量避免在塑化劑可能存在的容器中加熱或微波食物。

四、定期通風室內空氣：通風有助於減少室內空氣中揮發性有機化合物的濃度，進而減少暴露風險。

五、注意產品標籤：注意購物時的產品標籤，尋找標示為不含塑化劑或使用環保材料的產品。

六、減少使用一次性塑膠產品：避免使用過多一次性塑膠製品，例如塑膠袋、飲料杯等，以減少對環境的負擔。

為減少這些潛在風險，許多國家已經採取了相應的法規和監管措施，限制或禁止身為消費者及使用者的我們也應該建立正確觀念，才能享受到產品帶來的便利同時，不會因錯誤使用／誤用而傷害到自身健康，或對環境造成傷害。

這篇文章 無孔不入「塑」蝕智能、免疫、神經系統  專家廖健森提「六大自保」原則 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。

糖尿病為常見的慢性疾病，全台糖尿病就醫人數，110年249萬2,851人、111年256萬8,409人。5年來增加31萬4,830人，上升近14％。根據衛福部統計，111年國人10大死因中，糖尿病死亡率排第6名。如何有效控制血糖為一直是醫學界所努力的方向。除了西藥用藥，屏東科技大學生物科技系從山苦瓜、芭樂幼果等天然物開發降血糖成分，登上國際性Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food Chemistry, Journal of Functional Food等刊物，論文被多次引用。

記者／林育如

糖尿病為常見的慢性疾病，全台糖尿病就醫人數，110年249萬2,851人、111年256萬8,409人。5年來增加31萬4,830人，上升近14％。根據衛福部統計，111年國人10大死因中，糖尿病死亡率排第6名。如何有效控制血糖為一直是醫學界所努力的方向。除了西藥用藥，屏東科技大學生物科技系從山苦瓜、芭樂幼果等天然物開發降血糖成分，登上國際性Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food Chemistry, Journal of Functional Food等刊物，論文被多次引用。透過現代科學驗證、科學證據、濃縮提煉，讓國內外醫學／醫藥界看見中草藥的效用及發展潛力。

天然藥物為複方

國立屏東科技大學生物科技系教授兼系主任鄭雪玲表示，有別於一般西藥，天然藥物不是人工合成而純化的形式，是含有多種成分。以苦瓜為例，苦瓜的某些三萜類分子、多醣體、及胜肽都分別被不同科學家鑑定是可以降血糖或調節血糖的，每一種成分的作用機轉有的相似，有的不同。換言之，苦瓜含有不只一種降血糖成分，這些成分加在一起，可以提供數種作用機轉一起調節血糖。

更多新聞：蘋果開發無創血糖檢測   取代傳統手指穿刺檢測

萬事起難頭  現代科學+驗證+濃縮提煉開先趨

鄭雪玲主任指出，西醫是人工合成的單方化學分子藥物，結構很清楚，且大部分作用的標的也是清楚的；中草藥是複方，含有很多結構未知的分子，療效也未被現代科學驗證過，因此在二十年以前或更早，使用中草藥被西醫認為不科學。

當時大部分西方科學雜誌都不太相信所謂的中草藥，因此鄭雪玲教授及其團隊發表苦瓜研究結果的第一篇論文並不順利。但該團隊透過現代科學的方法來研究古籍有記載，或民間有流傳的中草藥哪些成分能調節血糖，進一步提出科學證據，並把有效的成分特別提煉出來或濃縮。經過嚴格的審查，不僅論文被國際性期刊接受，不少學者更循著相同的模式開發中草藥自此之後，鄭雪玲教授的團隊發表的論文被引用多次，該期刊後來接受刊登的論文很多都是研究中草藥的文章。

鄭雪玲主任補充談到，苦瓜之外，屏科大生技系根據廠商的要求，也協助廠商開發芭樂幼果、鱸魚精、香檬果汁等，且開發的標的不限於糖尿病。

降血糖藥分趨勢 針對病程、病因給藥

鄭雪玲主任表示，為解決糖尿病患者問題，科學家不斷研究糖尿病發生的原因，也就對病程的分類越來越精準，因此藥物的開發也越來越精準，也能及早發現糖尿病的發生。而且，現在的糖尿病用藥可以根據發生的原因以及病程開立適合的藥物。例：GLP-1藥物 是近10年開發新藥的新趨勢，GLP-1是調節血糖與控制食慾的一種重要賀爾蒙。GLP-1除了上述功能，還有保護心血管的功能，所以成為開發新藥的熱門標的，甚至開發減肥藥者現在最流行的標的也是GLP-1。

優勢：中醫系統、高接受度、技術成熟

相較於西方，鄭雪玲教授表示，華人有流傳千年以上的中醫系統，以及中藥古籍，有較多的資料可以參考、篩選、找出可能有用的動物、植物或微生物來研究、驗證；而且華人本身具有傳統中醫系統，對中草藥的接受度較高，產品賣得好，就會鼓勵廠商投資與研發，或向學者購買專利與技轉去做產品，這種正向循環會鼓勵天然物萃取藥的開發。經過這些年大家的努力，國內的開發技術已相當成熟，廠商與學界技術合作的結果，結合廠商過去生產西藥的經驗，已經可以做出符合西方標準的品質的產品。這些都是國內天然物萃取藥開發藥物的先天優勢。

藥材來源受限、碳排問題

即使有上述的優勢，但天然藥材材料的來源受限也是產業發展的一大問題。鄭雪玲直指，植物或動物需要時間生長，加上台灣土地面積小，無法提供大量生產。廠商會到土地較便宜的國家購買土地大量養殖所需材料，再運回國內製作，但現在這有增加碳排的問題。這都是天然藥材開發時會面臨到的困難。

成分、基因分析 符合精準醫學趨勢

鄭雪玲教授認為，隨著技術更進步，開發的內容也會更精準，符合所謂的精準醫學與精準健康的目標。一方面是有效成分的萃取技術與定量方法會更進步，且要符合低碳排的要求。二方面是會進一步分析這些有效成分與基因的關係，亦即那些成分對哪種基因型的人有效、哪種基因型的人無效，未來可以根據每個人的基因去搭配最適合患者的天然藥物與劑量，使藥物能更精準地發揮作用。

培育產業及學界所需之生技人才

對於產業人才培育，屏科大生物科技系著重培育符合產業界及學術界所需之生物科技人才。系所教師群的研究，聚焦於精準健康、環境永續、與生技農業三大主軸。在訓練學生的技術方面，課程根據「分子檢測與操作」、「細胞科技」、「生物體研究與應用」三種核心技術來設計，並輔以創新創業課程及跨領域人才培育課程，培養學生多元發展與創造力。大學部學生可依其興趣選擇欲專精於哪一種核心技術。研究生則依興趣選擇研究主軸，以接受更專業之技術、獨立思考能力之訓練，及創造力之啟發。研究與教學的目標，是提高生技領域人才之相關知識與創新能力，加強國內產業面對未來全球市場的競爭力，並培植符合學術界及產業界所需之人才。

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站在科技浪頭、探索尖端趨勢，【科技島】每日帶給您最新產業新知，並由AI主播為您編輯播報當日熱門科技新聞，讓您 3 分鐘掌握天下事！

站在科技浪頭、探索尖端趨勢，【科技島】每日帶給您最新產業新知，並由AI主播為您編輯播報當日熱門科技新聞，讓您 3 分鐘掌握天下事！

一、更新iOS手機電量再度腰斬 　

蘋果日前釋出 iOS 17.1.1 更新，修復包括 iPhone 的天氣顯示異常以及在特定汽車內使用 Apple Pay 和其他 NFC 功能失效兩大 Bug，然而網友進行電力實測卻顯示，一但用戶升級到 iOS 17.1.1，有 4 款iPhone 的電池續航力皆出現明顯下滑，其中又以 iPhone 13 衰退最為顯著，電池大幅度降低 52 分鐘，其他機型則是減少 14 至 21 分鐘不等。

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二、想買iPad再等等！傳蘋果2024推出多款新品 

蘋果分析師郭明錤預測，2024蘋果將推出新iPad型號更新整個產品線，包括更大的12.9 吋iPad、配備OLED 顯示器的iPad Pro、新的iPad mini 和iPad Air，以及最便宜的入門級 iPad。不過，儘管整個產品線將進行更新，郭明錤對於iPad的銷量依舊不看好。

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三、Google打算投資AI新創公司Character.AI

Character.AI 由前 Google 員工創立，模型允許人們與 Billie Eilish 等名人或虛擬動漫人物聊天，同時也能創建自己的聊天機器人和 AI 助理。據外媒報導，Google將以可轉換債券的形式向AI模型製造商 Anthropic 投資 20 億美元，這筆投資將加深Character.AI與Google現有的合作夥伴關係，不過談判仍在進行中。

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四、史上最強大SpaceX星艦 第二次試飛最快本周登場

SpaceX最強大的星艦Starship火箭和第一節推進器是世界上最高、最強大的火箭，可搭載150公噸的重量，還可完全重複使用。今年4月20日首次試飛，因火箭在分離階段失敗，最後強制在墨西哥灣上空進行引爆，SpaceX執行長馬斯克表示，星艦即將進行第二次試飛，最快可能是11月17日。

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五、《太鼓之達人》要下架了

日本知名電玩發行商萬代南夢宮宣布《太鼓之達人 任天堂Switch版》將於2023年11月30日除名，並停止在任天堂eShop銷售，不過玩家不用擔心，即使在遊戲下架後，這款任天堂Switch獨家遊戲還是可以玩。

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六、美國科學家發明神奇牙膏 竟可治療花生過敏

花生是最常見的食物過敏原之一，根據統計，美國約有2.9%的人對花生過敏。現在美國研究人員發明出一種能夠治療花生過敏的特殊配方牙膏，受試者使用後有97%的人對牙膏適應性良好，這項發明可望在未來幫助有食物過敏的族群。

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象鼻有四萬多條的肌肉，比人體全身六百多條肌肉多了太多！

作者：劉英明（國立中興大學 生命科學系 教授兼系主任​）

象鼻有四萬多條的肌肉，比人體全身六百多條肌肉多了太多！大象的鼻子雖然沒有骨頭依附，卻可經由「肌肉性靜水結構 ( Muscular hydrostats ) 」（圖一）， 兼具執行不同精巧與力道性質的機械性動作，例如：象鼻既能細膩柔軟靈活地捲起食物，也能強而有力地舉起樹幹或是攻擊敵人。

然而，大象如何經由大腦指令傳達運動訊息，將一條巨長（2～3公尺長）的象鼻隨意地擺動，也讓動物學家嘆為觀止。探究其中的奧秘機轉或許可以激發科學家設計軟性構造的人工智慧機器人的參考。

一般認為，大象的鼻子與頭足類肢體結構相似，都是肌肉性靜水結構，經由流體靜水壓使得肌肉產生收縮力，肌肉收縮也會增加流體中的壓力，從而導致變形或變硬所需的支撐、運動和移動，大象的鼻子也因此能夠展現變軟變硬的需求，隨意輕巧地變換執行不同的肌肉運動。

最近的研究報告也顯示，大象鼻子的皮膚皺褶樣式（圖二）也會提供大象控制肌肉的拉伸與運動的能力。根據研究團隊的研究發現 [1]，大象的鼻子並非均勻伸展，而是伸縮式的延展象鼻的動作。令人驚訝的是，象鼻並沒有均勻伸展，而是表現出一個背側「關節」，比相應的腹側部分多伸展 15%。

收縮式的象鼻延展可能是源於皮膚背部與腹部構造與表面機械特性的差異。象鼻背部皮膚有折疊的構造，相對而言，腹部的皮膚有比較多的褶皺。這些不對稱的構造差異使得背部的象鼻比腹部的象鼻增加了有 15% 的柔韌度，有利於執行向下包覆與適於抓握的動作。

另外，大象的皮膚也足夠僵硬，足以影響皮膚力學的表現。在象鼻背部的皮膚關節處，皮膚需要比相應長度的肌肉多 13 倍的能量來拉伸，延展性比象鼻腹部的皮膚增加了有 15% 左右。很明顯，象鼻不對稱的皮膚構造能藉由調控象鼻表現柔韌與堅硬的機械特性，提供了象鼻延展與肌肉收縮所需的能力。

大象的鼻尖功能上很類似人類的手指，科學家最近分析大象腦部控制象鼻肌肉的神經核 [2]發現，亞洲象有 54000 個運動神經元，非洲象 63000 個神經元，可以分別控制大象的臉部肌肉，其中大象大腦背側和外側亞核區域是負責支配大象鼻子的運動中樞，鼻尖肌肉也發現是經由遠端巨大的神經元來控制。另外，科學家也發現 [3]，大象簡化神經控制象鼻肌肉的運動。數據分析顯示，大象只有用  12 組運動基元 ( motor primitives ) 來執行各式各樣的象鼻運動。

這些研究發現暗指著，大象學習利用相同的神經指令來執行不同動作的象鼻運動，顯示大象演化適應出降低運動神經控制象鼻運動生物力學複雜性的策略。這些研究發現不僅能滿足科學家「對於大象鼻子能曲能伸的多樣運動」的探索奧秘，研究發現「象鼻的高順應性、靈活性和強度」也可作為複製開發沒有關節的創新「軟性機器人」的機械手臂。

參考資料

1. Schulz AK, Boyle M, Boyle C, Sordilla S, Rincon C, Hooper S, Aubuchon C, Reidenberg JS, Higgins C, Hu DL. Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunk. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022;119:e2122563119.
2. Kaufmann LV, Schneeweiß U, Maier E, Hildebrandt T, Brecht M. Elephant facial motor control. Sci Adv. 2022;8:eabq2789.
3. Dagenais P, Hensman S, Haechler V, Milinkovitch MC. Elephants evolved strategies reducing the biomechanical complexity of their trunk. Curr Biol. 2021;31:4727-4737.e4.

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骨質疏鬆症是一種代謝性骨骼疾病，也是中高年齡族群最常見的骨折性疾病。根據統計，全世界患有骨質疏鬆性髖部骨折的患者人數超過 2 億。

作者：劉英明（國立中興大學 生命科學系 教授兼系主任​）

人體健康的骨質密度取決於成骨細胞（Osteoblasts, OBs）進行骨質生成與破骨細胞（Osteoclasts, OCs）進行之骨質再吸收的動態平衡（圖A）。過度活化破骨細胞也將增加蝕骨能力，終將導致骨質疏鬆症 （Osteoporosis）相關的骨骼病變。

圖A：骨重塑是經由成骨細胞進行骨質生成與破骨細胞進行之骨質再吸收的動態平衡骨質密度的骨骼發育過程。

破骨細胞是由單核球／巨嗜細胞品系來源的造血幹細胞經由兩種主要細胞動力素-核因子 k-B 受體活化因子配體（Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）及巨噬細胞集落刺激因子（Macrophage colony-stimulating factor, M-CSF）刺激細胞分化、融合形成具有蝕骨功能的多核細胞 （Multi-nucleated cells）。

研究證據顯示：破骨細胞分化成熟會產生「肌動蛋白骨架為主結構與貼附膜上的訊息蛋白、蛋白激酶、鷹架蛋白等貼附組成的足體環（podosome）」（圖B）；對於破骨細胞貼附、移動、重建胞外基質、與蝕骨等作用都扮演重要的角色 [1]。

圖B：成熟多核破骨細胞會產生肌動蛋白骨架為主結構與貼附膜上的訊息蛋白、蛋白激酶、鷹架蛋白等貼附組成足體環。

破骨細胞的骨質再吸收功能也取決於足體環的結構，稱為密封區，會幫助破骨細胞緊密地黏在骨質上，而密封區內的細胞膜會形成褶皺帶，而破骨細胞的腹側與骨質會形成一個空腔，透過皺褶膜（或稱皺褶邊界）的 V型-ATP 酶將氫離子送入空腔裡面，從而降低環境的 pH 值，使其產生一個酸性的環境，提高降解骨基質蛋白酶的活性。

骨質疏鬆症是一種代謝性骨骼疾病，也是中高年齡族群最常見的骨折性疾病。根據統計，全世界患有骨質疏鬆性髖部骨折的患者人數超過2億。骨質疏鬆症的盛行率隨著人口老化逐日漸增，而台灣的老年人口自2013年底突破12%，人口老化的速度位居世界第二位，在2020及2030年分別將提升至16.1%和24.5%，預估在2025年將達到500萬人。

隨著人口高齡化和壽命延長，骨質疏鬆症正日益成為一種全球流行病。目前治療的主流藥物大部分是藉由抑制破骨細胞的蝕骨功能以利減緩骨質流失的問題，包括：雙磷酸鹽（bisphosphonates）、RANK 抑制劑、與選擇性雌激素接受器調節劑（selective estrogen receptor modulators, SERM）。

雙磷酸鹽（Zoledronic acid，Aclasta骨力強注射液），可經由與骨基質結合而抑制蝕骨細胞的活性，降低骨質流失。

RANKL 抑制劑（Denosumab，Prolia保骼麗），是一種單株抗體會與 RANKL 結合，減少破骨細胞成熟並促進其死亡，進而達到減少骨質流失的效果。

SERM（Raloxifene，Evista 鈣穩錠），可選擇性地作用在骨骼的雌激素接受器上，抑制破骨細胞，達到減少骨質流失。可是這些第一線的治療骨鬆藥物具有顯著抑制破骨細胞存活之功能，也因而會破壞骨質平衡，造成衍生的副作用。

為了不破壞破骨細胞與成骨細胞兩者間的動態平衡骨質密度；治療骨質疏鬆症藥物的研發策略可轉為減緩破骨細胞活性或蝕骨功能，而非直接殺死破骨細胞。

早期的研究發現，抑制鳥苷酸交換因子 GEF（Guanine nucleotide exchange factor）DOCK 5 會降低 Small GTPase（鳥糞嘌呤核苷三磷酸酶） Rac1 的活化，因此會影響破骨細胞形成足體環的細胞內組成結構，也會降低破骨細胞骨質再吸收的能力 [1]。

進一步的研究具有抑制 DOCK 5 的藥物－C21（DOCK5 抑制劑）以及對破骨細胞構造與功能的影響測試，也發現：C21 對破骨細胞內足體環的形成具有可逆性的影響；添加 C21 破壞破骨細胞內足體環的組成結構與蝕骨功能，移除 C21 後1小時，便又回復破骨細胞內足體環的組成結構與蝕骨功能 [2]。

相繼地實驗也證實：C21 在破骨細胞內，可影響骨架蛋白的分子整合形成足體環的結構與細胞蝕骨能力，但不會影響細胞的存活 [2]。在動物實驗，研究團隊也證實 C21 可以恢復骨鬆小鼠的骨質密度[2]。

另外，最近的研究論文也發現：細胞骨架（Cytoskeleton）調控蛋白- Caldesmon（CaD）可經由蛋白磷酸化與去磷酸化的可逆反應來調控破骨細胞內足體環的形成結構，也會影響破骨細胞融合效率與蝕骨能力 [3-4]。研究成果也提供設計「合成仿效胜肽（decoy phosphomimetic peptides）」來降低破骨細胞形成細胞內足體環與蝕骨能力。

未來透過進一步研究破骨細胞及破骨細胞生成的生物學特性，應可有效的開發新的治療藥物以對抗骨質疏鬆相關之骨骼疾病。

參考資料：

1. Vives V, et al. The Rac1 exchange factor Dock5 is essential for bone resorption by osteoclasts. J Bone Miner Res. 2011; 26: 1099-110.
2. Vives V, et al. Pharmacological inhibition of Dock5 prevents osteolysis by affecting osteoclast podosome organization while preserving bone formation. Nat Commun. 2015; 6: 6218.
3. Liou YM, et al. Effect of l-caldesmon on osteoclastogenesis in RANKL-induced RAW264.7 cells. J Cell Physiol. 2018;233:6888-6901.
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緩行動物 ( Tardigrade ) -小水熊 ( tiny water bears ) 抗逆境生存的能力讓許多科學家都感到非常不可思議，也因此投入了許多的精力去探討背後的奧秘。

作者：劉英明（國立中興大學 生命科學系 教授兼系主任​）

緩行動物 ( Tardigrade ) -小水熊 ( tiny water bears ) 抗逆境生存的能力讓許多科學家都感到非常不可思議，也因此投入了許多的精力去探討背後的奧秘，甚至也將它們帶到太空去研究探討它們在輻射照射、低溫、真空、缺氧、及缺水等逆環境下，水熊蟲如何進行生理性的「無水共生 ( anhydrobiosis )」，停止身體細胞內的新成代謝，自處於「無新成代謝狀態 ( ametabolic state )」下隱生( cryptobiosis )，並且如何利用特殊的保護機制來維持細胞結構蛋白與細胞膜的完整性。

科學家利用基因定序解碼小水熊的基因組並比較其他物種，包括：線蟲 ( nematodes )、與節肢動物 ( arthropods ) 的基因組。結果發現：小水熊利用獨特的「平行基因轉移 ( horizontal gene transfer ) 」的方式，從外來物種獲得「抗逆境基因」增加自體基因的演化，加速小水熊體內細胞大量表達與「無水共生」相關的抗逆境基因；因此，在乾燥的環境中，細胞大量表現抗逆境蛋白並進行物化反應以及相態變化，經由形成「玻璃基質化 ( vitrification )」 來替換細胞內的所有液體，也因此表現「無水共生」的能力；在有水環境之後，水會重新充填細胞內並溶解蛋白質，因而可逆性恢復正常有水的生存方式。
在抗逆境的過程中，被發現的蛋白，大多屬於缺少蛋白 3 級結構的「內生性非結構蛋白 ( Intrinsically disordered proteins )」；包括：胚胎晚期豐富蛋白 ( late embryogenesis abundant protein ) 以及水熊非結構專屬蛋白 ( tardigrade disordered proteins )。

圖A，小水熊 ( Ramazzottius varieornatus )在正常的環境下身體大約400微米 (um)左右

圖B，小水熊在極端環境下身體縮小成大約只有100微米 (um)左右的尺寸，稱作「桶 (tun）」。

（摘入 Scientific Reports (2020):10:94. open access 圖片。）

水熊非結構專屬蛋白有三個家族，包括：細胞質型 ( cytoplasmic, CAHS )、分泌型 ( secreted, SAHS )、與粒線體型 ( mitochondrial,MAHS )等三型豐富熱溶蛋白 ( abundant heat soluble proteins, AHS )。
最近的研究報告也發現在屬於真緩步動物綱 ( Eutardigrada) −小水熊 ( Ramazzottius varieornatus ) 的細胞內表現「細胞質型豐富熱溶蛋白 ( CAHS )」與抗逆境下，可經由相態分離與產生凝聚蛋白 ( condensates ) 的作用機轉，表現無水共生的能力。

首先，作者建立脫水逆境的細胞模式，證明小水熊體內細胞 CAHS 蛋白在脫水逆境下會進行聚合反應 ( polymerization ) 形成類細胞骨架 ( cytoskeleton-like ) 的構造。
這些類細胞骨架蛋白在體外測試 (in vitro) 也被證明可以進行可逆性凝膠轉換 ( gel-transition )。

另外，CAHS 蛋白可經由高滲透壓力的刺激來增加細胞硬度並抵消高滲透壓引起細胞脫水的反應，甚至可以提升細胞阻抗高滲透壓力存活的能力。

最後，作者也發現 CAHS 蛋白分子 C-端區域是蛋白聚合形成絲狀結構 ( filamentous structures ) 主要的分子區域。這些實驗數據，清楚地證明 CAHS 蛋白是小水熊細胞內新型的類細胞骨架蛋白；在抗逆境壓力下，可以可逆形成絲狀蛋白網絡並進行凝膠轉換。

這些作用機轉，提供小水熊細胞在抗逆境脫水變形的需求下，CAHS 蛋白可逆性聚合-去聚合反應，經由類似細胞骨架重組的方式產生物理性穩定細胞完整結構的能力。小水熊抗逆境生存，細胞大量表達 CAHS 蛋白進行「無水共生」的保護機制，或許可以應用在研發「如何經由類細胞骨架蛋白重組與凝膠轉換的方式來增加細胞抗脫水」的新技術。

這篇文章 真緩行動物－小水熊細胞內特有的類骨架蛋白－CAHSP 蛋白 最早出現於 科技島-掌握科技新聞、科技職場最新資訊。