2022-2025 Highlight 研究回顧
感謝實驗室的學生們篳路藍縷胼手胝一磚一瓦一步一腳印地讓我們團隊能在與國內外合作的學術研究中貢獻一份心力，往知識的邊境用論文與熱情點燃照亮科學未知的寸草之地。
On-Demand TRPML2 Activation Enhances Vesicle Dynamics and Fungal Resistance
當外來病原體如黴菌附著在細胞表面時，人體免疫系統會立刻啟動一連串快速且精密的防禦反應。在這項最新研究中，我們發現內體離子通道 TRPML2 扮演了「早期警報器與調控者」的角色，負責驅動 Rab4⁺ 快速回收內體的鈣離子與鈉離子釋放，進一步促進胞器的重塑與膜動態，並增強胞吐、膜融合與修復等防禦功能。更重要的是，TRPML2的表現量與通道活性是會在黴菌侵襲時「按需啟動」（on-demand upregulation）。此外，它也能被小分子藥物（如ML2-SA1與ML2-SA2）有效活化，代表其具備高度的藥物開發潛力，有望成為針對真菌感染與免疫失調的全新治療標靶。這項研究由台灣大學醫學院溶小體離子通道實驗室與國內外研究團隊合作完成，過程中獲得來自德國慕尼黑團隊在研究初期所提供的小分子藥物試劑與分子生物技術上的協助，以及英國牛津大學在奈米域鈣影像訊號分析的協助；同時，我們也深深感謝長庚大學蔡雨寰老師及其博士生顧子奇於真菌感染模型與功能實驗上所做出的寶貴貢獻。本研究發表於國際期刊 Biomedicine & Pharmacotherapy，為藥理與轉譯醫學領域的重要刊物（IF 7.7，為Pharmacology & Pharmacy類別領域排名前5%期刊）。我們期盼這項成果能讓更多人關注內體離子通道在先天免疫中的角色，也歡迎對相關研究有興趣的學生與學者交流合作。
參考資料
Gu, et al., Chen CC, Biomedicine & Pharmacotherapy 2025 Aug 189:118350.
From Rab7a–TPC2 Signaling to Patch-Clamp Innovations
本實驗室近期於 Nature Communications 及 JoVE 接連發表兩項關鍵成果，從機制探討到技術開發，全面揭示內質溶酶體陽離子通道在疾病中的角色與應用潛力。在 Nature Communications 發表的研究中，我們與德國慕尼黑大學Christian Grimm團隊合作，首次證實小型GTP酶 Rab7a 可透過物理性結合並增強兩孔道通道 TPC2 的活性，進而調控黑色素瘤細胞的增殖與轉移能力。我們運用 FRET 能量轉移與內溶酶體膜片鉗技術，揭示 Rab7a-TPC2-GSK3β/MITF 軸線為黑色素瘤的重要致病機制，並指出 TPC2 為潛在的治療標的。與此同時，在 JoVE 發表的技術性論文中，我們視覺化介紹了本實驗室的「內質溶酶體膜片鉗技術」，該方法可直接記錄單一內胞器的離子通道電流，克服傳統膜片鉗無法進入胞器的限制，並可搭配螢光顯影等手段進行複合式分析。此技術已廣泛應用於探討與神經退化、代謝失衡與癌症相關的胞器功能異常，並有望成為新藥篩選與疾病機轉研究的核心工具。這兩項研究展從疾病機轉解析到技術創新的完整鏈結，亦為未來發展精準醫療與藥物設計奠定堅實基礎。
參考資料
Abrahamian C, et al., Chen CC, Bartel K, Grimm C, Nature Communications 2024 Nov 15:10008.
Wang HT, Chen CC, JoVE 2025 Apr 218, e7519.
MCOLN2 restricts Salmonella Typhi replication by magnesium deprivation
許多營養食品商業廣告不斷強調微量元素對人體健康的重要性，就算是寄生在人體內的細菌等病原體也不例外。我們與美國杜克大學醫學院的 Dennis Ko (M.D. Ph.D. Associate Professor in Molecular Genetics and Microbiology) 團隊合作，運用全基因組關聯分析 (GWAS) 的大數據分析，發現內溶小體離子通道 TRPML2 在宿主細胞對抗病原體的過程中扮演著重要的角色。簡言之，我們發現 TRPML2 介導鎂離子運輸，限制沙門氏菌 (S. Typhi) 在人體細胞內複製。在這項研究中，我們使用全內溶小體膜片箝制技術(Whole-endolysosome patch-clamp technique)，提出 TRPML2 具有鎂離子導電性的關鍵證據，直接證明宿主細胞可以將囊泡內的鎂輸出或"回收"至細胞質中，進而剝奪在宿主細胞內SCV (Salmonella-containing Vacuole)中，沙門氏菌所需的重要營養。這個發表於 Cell 子期刊中的最新發現，除了強調鎂離子剝奪使寄生中的細菌生存面臨嚴峻的挑戰之外，也揭示了內溶小體中高度表達的離子通道在對抗新興病原體與多重抗藥性微生物的醫療策略發展中，具有不容小覷的潛力。
參考資料
Gibbs KD...Chen CC and Dennis Ko, Cell Genomcis 2023 May 10 3, 100290.
Electrophysiology Techniques for Ion Channel Activity Measurement in Endolysosomes
電生理技術搭配激活劑或抑制劑來測量細胞內的離子通道活動，特別是內溶酶體(endolysosome)中的離子通道是本實驗室現階段最重視的關鍵技術。這些技術使我們能夠直接測量通過內溶酶體膜的離子通道電流，從而更詳細地研究這些膜上的離子通道。其中，瞬時受器電位 (TRP) 陽離子通道家族，即內溶酶體 TRPML 通道 (TRPML1-3)，以及其遠親雙孔通道 (TPCs) 最近使用內溶酶體膜片箝制技術進行了更詳細的表徵。我們在最新的綜述文章中強調，TRPMLs 和 TPCs 的許多生理問題需要在完整細胞或動物模型中進行研究，然而已知的 TRPMLs 和 TPCs 內源性配體(如PI(3,5)P2與NAADP)是帶負電的，因此對細胞膜不透，若要直接穿過細胞膜採用微注射的方法將內源性配體注入細胞質中的成功率極低。為此，我們急需脂溶性、穿膜的小分子激動劑和抑制劑來調節這些通道。目前已經我們已經與慕尼黑大學化學暨藥學院Prof. Franz Bracher團隊合作開發出多種可用於調節 TRPML 和 TPCs 的小分子調節劑。另外也透過電生理技術發現包括雙苄基異喹啉生物鹼(Bisbenzylisoquinoline alkaloids)、類黃酮類化合物(Flavonoids)和一些FDA已批准的藥物可以抑制內溶酶體雙孔通道。我們在這兩篇分別與德國慕尼黑大學化學系和英國倫敦大學學院(UCL)合著的綜述性文章中，針對這些電生理技術和小分子配體的最新發展做了詳細的回顧，預計這些新技術和小分子藥物將為將來研究提供更多的選擇，並有望在治療內溶酶體直接或間接參與的疾病方面發揮作用。
參考資料
Rautenberg S, Keller M, Leser C, Chen CC, et al., Handbook of Experimental Pharmacology. Springer 2022 Jul
Patel S, Yuan Y, Chen CC et al., Cells 2022 Aug; 11(15), 2368
TRPML2 and TPC2 point the way towards precision medicine of cancer
免疫細胞在人體內的淋巴系統循環，構成一個綿密繁複無孔不入的防衛網路，能精準有效率地快速移動到患處，打擊外來病原體的入侵，同時也扮演著清除體內老舊敗壞細胞的角色。在眾多的免疫細胞當中，大塊頭的吞噬細胞看似簡單粗暴地執行吞噬的作用，近年來被發現實則擁有許多鮮為人知的細膩，比如說進入組織內分化成tissue-resident macrophages駐紮在當地執行更多維持器官健康的重責大任，或是tumor-associated macrophages影響著癌細胞腫瘤的惡化及抗藥性，更不用說巨噬細胞極化(Macrophage polarization)後，特定表型(M1,M2)在微環境(microenvironments)正常生理與病理中的功能與意義。在精準醫療與標靶藥物研發起飛的時代，高度專一分化的亞型巨噬細胞，具有能夠第一時間精準移動到病灶或病原體所處微環境的特色，使得他們成為治療人類疾病的重要標靶。我們透過尖端內溶小體電生理技術、轉錄組學(transcriptomics) 、與客製化基因轉殖小鼠模型發現，內溶小體離子通道TPC2、TRPML2、TRPML3在不同亞型不同組織的巨噬細胞有著特異性的高度表達。例如，TRPML3調節肺泡巨噬細胞對MMP-12的再吸收，影響著肺氣腫和慢性阻塞性肺病的致病機制。搭配專一性控制離子通道活性的合成小分子藥物及天然分子，這些發現可以使在特定疾病中扮演關鍵因子的內溶小體離子通道，成為精準醫療開發新的標靶藥物的基石。
參考資料
Spix B, Butz E, Chen CC et al., Nature Communications 2022 Jan 14:13(318).
Chen CC, Krogsæters E et al., Biomedicine & Pharmacotherapy 2022 Apr 148, 112751.
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