「人類有類似蠑螈的再生能力」,這篇研究是否有過度詮釋的 ...
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具有再生能力的動物都具有一種名為microRNA的分子,可幫助調節關節組織的修復,而人體內也有microRNA,但是各個部位的軟骨修復機制強弱不一, ...
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立即支持《科學進展》期刊這篇研究看似聳動,好像人類有很強的再生能力有待開發,但新興科技媒體中心請教專家研究這個實驗之後,才明白這只是在尋找有關microRNA與組織再生能力的可能性。
而人體是否真有如此潛力?專家透過解析告訴我們,這篇研究仍無法告訴我們人類是具有蠑螈再生能力的。
若要引用該篇研究,媒體朋友要小心產生過度詮釋的問題。
microRNA(miRNA)microRNA全名為「小分子核糖核酸」,是無法進一步轉譯成蛋白質的RNA,可以透過與目標mRNA結合,來抑制轉錄後的基因表現。
人類有再生能力?2019年10月10日,媒體刊登了一篇引用自CNN的報導:
「美國杜克大學研究團隊在《科學進展》期刊(ScienceAdvances)發表的論文指出,人類可能無法和蠑螈一樣擁有長出斷肢的能力,但卻能像蠑螈那樣長出受損軟骨。
……具有再生能力的動物都具有一種名為microRNA的分子,可幫助調節關節組織的修復,而人體內也有microRNA,但是各個部位的軟骨修復機制強弱不一,例如microRNA在腳踝中更有活性,但在膝蓋和臀部中則較弱。
」人類不同於蠑螈具有高度的再生能力,無法斷肢再生。
成人軟骨中的蛋白更新替換程度十分有限,例如關節長期累積的損害常難以復原,所以這也是人們常關注的議題。
本研究的背景,需要對蛋白質、RNA與microRNA有一定的認識。
microRNA有非常多種,它的功用是結合RNA,使RNA難以轉譯成為蛋白質。
而前人研究,發現在蠑螈這種生物上,有3種特定數量較多的microRNA。
本研究即討論這3種microRNA,藉此來討論這3種microRNA在髖關節、膝關節、踝關節中,與軟骨細胞的復原能力之間的相關性。
新聞連結: 驚!美研究:人類具有類似蠑螈的再生能力 Humanshavea‘salamander-like’abilitytoregrowcartilage,studyfinds研究原文:Analysisof“old”proteinsunmasksdynamicgradientofcartilageturnoverinhumanlimbs,Ming-FengHsueh,PatrikÖnnerfjord,MichaelP.Bolognesi,MarkE.EasleyandVirginiaB.Kraus
以下讓我們來聽聽專家怎麼說。
楊凱強(台北醫學大學口腔醫學院牙周轉譯醫學研究中心主任)在新聞報導內「人類關節中的軟骨,可以透過類似蠑螈或斑馬魚等生物再生肢體的方式,來自我修復」之闡述實為過度解讀。
目前的研究成果顯示microRNA能直接修復軟骨組織的證據較薄弱。
利用microRNA之注射可促進受損軟骨再生,仍需要進一步實驗去證實。
具高度再生能力之蠑螈在斷肢時會形成芽體(blastema)[1],並透過逆分化或招募幹細胞去再生斷肢。
目前已知特定的microRNA對芽體的生成,以及後續肢體的再生為必需的。
microRNA為一種不轉譯成蛋白質的RNA[2],其主要功能為結合目標mRNA並使其無法轉譯成蛋白質,以調控蛋白質的生產,存在於動物、植物甚至是某些病毒內。
目前被辨識出參與軟骨細胞外基質[3]分解、發炎以及細胞凋亡[4]等機制之microRNA超過40種,而與退化性關節炎相關之microRNA約有30種。
這些microRNA並不會直接修復軟骨,而是透過維持軟骨組織周轉率的平衡、調降會分解軟骨細胞外基質之蛋白質表現,或是維持細胞之存活來減緩軟骨損傷。
此外,其他研究則發現,抑制特定的microRNA,可以促進間葉幹細胞分化為軟骨細胞(Yang,2011)。
研究證明了microRNA的表現,與軟骨專一性蛋白質的周轉率有關聯。
然而,軟骨細胞在機械外力暴露或是生長因子的提供下,其蛋白質的分泌也會被調控。
因此周轉率的增加,僅能說明對於軟骨組織其細胞外基質的維持,可能有幫助。
此外,在原始CNNhealth新聞內指出,透過蛋白質轉譯後修飾之脫醯胺作用[5]的程度作為評估依據,依序為踝關節最為「年輕」,其次是膝關節,而髖關節的年紀為「最老」。
但在原始研究中是利用脫醯胺作用率,去評估蛋白質之周轉率,並非以「關節年齡」去呈現。
在臨床實務上,退化性關節炎之盛行率為膝關節高於髖關節,髖關節又高於踝關節,因此利用蛋白質脫醯胺作用評估「關節年齡」,以及其對退化性關節炎之關聯性也需要再被驗證。
朱家瑩(台灣大學生命科學系副教授)miRNA(即上述之microRNA)是存在於所有真核生物[6]中的一群小片段RNA[2]分子,且因為組成的核苷酸序列差異,而有不同種類的miRNA。
例如在人體中有上千種不同的miRNA,有些種類的miRNA可能在生物演化中很早就出現了,因此同樣的miRNA也可能存在於不同生物中。
但不同種類的miRNA,可能出現在不同的部位與組織當中,因此本篇研究只針對少數幾種miRNA(miR-181C,miR-21與miR-31),探討與軟骨增生的關聯性,並非特定生物的miRNA,也不是所有的miRNA。
研究主要藉由測量蛋白質的脫醯胺作用程度[5],來測量關節軟骨蛋白的更新速率,比較不同部位關節間(腳踝、膝蓋、股關節)以及退化性關節炎病人,與健康的軟骨之間的差別,並觀察到關節軟骨蛋白的更新速率,與前述3種miRNA的含量具有關聯性。
當前述3種miRNA含量較高時,軟骨蛋白的更新速率也較高。
研究論文中並未注入miRNA來改變軟骨蛋白的更新速率,因此無法直接證明注入miRNA可協助軟骨修復,也缺乏詳細機制的研究,因此僅可作為發展成未來治療方向的參考。
此外,本篇新聞某片段文字容易誤導,使民眾以為只有一種miRNA,且因miRNA的活性強弱,造成軟骨修復機制能力不一,有過度詮釋之疑慮。
建議修改如下:「動植物體內廣泛分佈一群稱為microRNA的小片段RNA,不同種類的microRNA存在於不同的組織當中,藉由影響特定基因的作用,進而參與調控生物體內各種細胞生理現象。
過去從具有再生能力的動物取得的再生組織中,發現某3種特定的miRNA含量較高,杜克大學的研究者進而發現,人類的不同部位的軟骨組織更新的能力,與這3種miRNA的含量多寡有關聯性,腳踝關節軟骨蛋白更新較快,這3種miRNA的含量也較多;而膝關節軟骨與臀部的股關節軟骨蛋白更新較慢,特定miRNA的含量也較少。
」杜克大學的研究提供未來治療退化性關節炎的一種可能方向,也許可以針對改變miRNA的含量,來提升軟骨的更新能力。
然而在本篇研究中並未實際證明此方法可行,民眾在閱讀此類科學新知時,應理解實際上本研究僅提供證據,顯示軟骨中只有某些特定miRNA的含量與軟骨修復、再生潛力有關,而非所有microRNA都可以促進再生,且目前還未開發作為治療藥物的應用。
註釋 芽體/芽細胞(blastema)是指具有分化能力前驅細胞群。
而在蠑螈則是指斷肢處細胞退分化成前驅細胞,並在神經纖維的調控下形成類似胚胎發育過程中形成的肢芽,最後再重新化長出肢體。
核糖核酸(ribonucleicacid)簡稱RNA,RNA上帶有來自於DNA的編碼。
RNA的功能繁多,包含訊息傳遞、遺傳編碼、調控基因表現等。
蛋白質的生成即是經由RNA將DNA的訊息抄錄後攜出,再翻譯成組成蛋白質的胺基酸。
細胞外基質(extracellularmatrix),細胞與細胞之間的物質,成份複雜且多樣,內含有多種蛋白質,其中又以膠原蛋白為多。
細胞凋亡(apoptosis),為有程序性的細胞死亡過程,由細胞主動進行,過程受到許多因子嚴密的調控。
蛋白質的脫醯胺作用(deamidation),是一種蛋白質生成過程中的細部變化,常見於特定胺基酸。
脫醯胺作用的時間長短會受到蛋白質所處環境影響,研究中蛋白質的脫醯胺作用需要數小時,因此可做為此蛋白質生成的分子時鐘。
真核生物(eukaryota)是指具有細胞核之生物的總稱,如所有動物、植物。
參考資料 Yang,BO.etal.MicroRNA-145RegulatesChondrogenicDifferentiationofMesenchymalStemCellsbyTargetingSox9.PLoSONE6(7):e21679(2011)本文經新興科技媒體中心授權刊登,原文刊載於此責任編輯:朱家儀核稿編輯:翁世航
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立即支持2017年,《看見台灣》的導演齊柏林匆匆離開這個世界,留下無數珍貴空拍影像資產;這些跨越1990年代到2017年、長達25年台灣自然與人文地景變遷的真實紀錄,不只保留了台灣之美,更在學術研究、環保倡議和環境教育上有著無可取代的價值。
然而,龐大的影像素材需要經過「數位典藏」才能被有效應用,因此「看見・齊柏林基金會」成立的初衷,就是為了承接數位典藏的使命,讓齊導畢生的心血,能夠世代傳承,發揮永續的影響力。
經過兩年的摸索,基金會最終研擬出最合適的數位典藏計畫,不只將齊導作品數位化、分類歸檔,更要建置線上影像資料庫,並將繼續記錄台灣的使命傳承下去。
根據看見・齊柏林基金會統計,齊柏林導演在空中拍攝超過2500小時所累積的影像,約為10萬張空拍底片、50萬張數位照片,上千小時的空拍影片;要為如此龐大的影像資料建檔與整理,勢必耗費許多金錢、時間與人力。
不過,只要能集結眾人之力,這一場數位典藏人員及專業志工接力的馬拉松,將會是美麗而撼動人心的一段旅程。
「數位典藏」做什麼?數位典藏(digitalarchive),意思是將有保存價值的實體或非實體資料,透過數位化(諸如攝影、掃描、影音拍攝、全文輸入等)與加上屬性資料等詮釋資料(Metadata),建立數位檔案的形式,作為永久保管儲存。
而看見・齊柏林基金會的數位典藏計畫可分為三大工作線,分別為: 傳統底片組:挑選底片→掃描成數位檔案→建立屬性資料→歸檔 數位照片組:挑選照片→建立屬性資料→歸檔 空拍影片組:挑選影片→建立屬性資料→歸檔除了要將齊導留下來的影像作品數位化歸檔,數位典藏計畫還包括改版建置「iTaiwan8影像資料庫」,也就是建設完整的線上影像資料庫系統,讓齊導作品更便於靈活運用,也能讓更多世人看見。
飛行2500小時累積的空拍影像,怎麼整理? 整理底片/數位掃描數位典藏組專員詹宇雯的工作,是負責整理傳統底片。
即便存放在防潮櫃中,傳統底片仍面臨逐漸老化褪色的壓力,需要與時間賽跑進行數位化保存;然而大多未經篩選的10萬張底片,有些因為直升機震動導致些微的畫面模糊,也有因飛行路線連續較重複的地景構圖,而詹宇雯的其中一項任務,就是拿著放大鏡一一檢視精挑,並標註定位和勘誤照片資訊。
「整理底片最常發生的問題就是人工出錯,因為以前留下的資料可能是齊導或其他志工整理出來、用手寫的,貼紙可能貼錯或資料寫錯。
」詹宇雯說起某次經驗,當時有一張台北車站的照片被貼了很多年份,為了找出正確年份,她試圖辨識照片裡招牌跑馬燈上的氣溫、股市市值等資料,交叉比對推斷出正確年份。
雖然偶有這種偵探辦案一樣的趣事,但大多數時候是耗費專注度與眼力的過程。
完成底片挑選的階段,接著進到底片掃描數位化。
然而,這步驟並不容易,除了整體的影像品質控制與檔案管理,齊柏林導演留下的底片最遠距今至少11年,老化褪色的底片容易出現色彩偏誤,須進行色彩還原,再修掉畫面上的髒點、存成解析度高的數位影像才算完成。
PhotoCredit:TNLBrandStudio整理傳統底片的過程,必須拿著放大鏡一一檢視精挑,標註定位和勘誤照片資訊。
建立屬性資料所謂「建立屬性資料」,其實就是為影像添增各種描述紀錄的資訊,有了這些資訊,龐大的影像資料才能被有效率的搜尋、管理。
數位典藏組副組長陳宣穎表示,以齊導拍攝的影像為例,包含:拍攝主題、地點及詮釋地景的關鍵字都屬於此範疇;而其中投入最多時間的便是「定位」和「建立關鍵字」這兩項任務。
「定位」指的是找出拍攝主體所在地點和座標,有時可透過既有的飛行軌跡紀錄來推測,但更多時候是在沒有軌跡紀錄的狀態下,憑藉地理知識及照片上的蛛絲馬跡判讀位置。
如果影像拍攝年代久遠,或是地景變化很大,就需要運用更多歷史圖資或佐證資料去搜索、推論。
「我們要一張一張照片判讀,建立屬性資料。
像是早期的傳統相機沒有定位功能,常常看到照片中只有一大片山稜線,此時我們就要仔細比對地圖、衛星影像,想辦法查找,盡可能貼近正確。
」陳宣穎說。
「建立關鍵字」看起來似乎相對輕鬆,然而事實上,光是決定有哪些關鍵字可以使用,就是一門功夫。
第一步必須辨認影像中的景物,例如一塊農田種植的是什麼作物,就必須蒐集其他資料輔助判斷;其次,由於空拍照片尺度不一,在畫面中佔比多大的景物需要設立關鍵字,也需要經過討論訂定規則;最後,還必須從使用者的角度思考,依據一般人的搜尋習慣設立關鍵字。
因此,在建立屬性資料的過程中,看見・齊柏林基金會也特別諮詢多位專家,共同研究規劃出適合台灣空中影像的關鍵字建置邏輯,並以此基礎進行分門別類、校正檢核,確保影像被妥善歸納及運用。
PhotoCredit:TNLBrandStudio建立屬性資料時需要大量對比地圖,並依照訂定好的規則建立屬性資料,使歸納邏輯一致。
影音資料典藏相較於照片整理,動態影片的典藏工程更為多元複雜。
首先,要針對近千小時空拍影片進行盤點,接著進行特殊格式轉檔與備份,再逐步建立邏輯編碼、標示檔案管理方式,以推動後續屬性資料建立。
「影片整理最大的兩個挑戰,其一是影片內容橫跨的範圍很大,導演可能是台中起飛、屏東降落,因此要去判斷每個影片節點的地景定位;其二是飛機上升的垂直範圍很大、晃動又劇烈,有時候會遇到『果凍效應1』致使內容失真。
」影音製作組專員鄭宇程說明,由於各時期的影片拍帶檔案格式、影像內容品質、影片時長都不同,大大增加了管理建檔難度。
PhotoCredit:TNLBrandStudio影音資料的典藏,需要讀取大量的檔案,逐格檢視、分段建立屬性資料、調色等。
加入數位典藏的馬拉松,傳承接棒台灣之美從一步步定義操作流程、統一色彩管理語言、購置影像處理設備等,到培訓志工與實習生、讓人力支援一步到位、避免巨量資料的協作過程中出現錯誤,都是數位典藏計畫的範疇。
多元內容創意部副總監王俐文表示,「數位典藏」四個字說來簡單,但過程繁複龐雜,需要所有人一致的專注、耐心、細心、以及熱忱。
「iTaiwan8影像資料庫」作為看見・齊柏林基金會數位典藏計畫的目標之一,改版上線只是第一步,接下來除了完成龐大影像資料的典藏,更大的挑戰是要繼續記錄台灣,讓影像不會只停留在2017年。
「透過影像為環境發聲」是齊導畢生在做的事,也是基金會要接力做下去的事。
而數位典藏計畫,就是齊導生命的延續,也是基金會動力的源頭。
要打造一座把台灣存起來的影像資料庫並不容易,看見・齊柏林基金會亟需各界的支持,共同建置屬於台灣最美的影像資料庫。
讓我們一起守護齊柏林留下的影像資產,讓土地脈動的珍貴影像得以傳承世代,發揮更多價值。
捐款支持看見・齊柏林基金會,透過影像為環境發聲註1:果凍效應(rollingshutter)是數位相機CMOS感光元件的一種效應,當使用電子快門來拍攝高速移動的物件時,原本垂直的物件拍攝出的畫面卻為傾斜甚至變形。
(資料來源:維基百科)
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