解密細胞生死之謎 中研院發現「鐵死亡觸發波」為抗癌提新解方

中研院分子生物研究所助研究員陳昇宏(左)與團隊成員許碧領(中)、吳嘉洲(右)。廖瑞祥攝
中研院分子生物研究所助研究員陳昇宏(左)與團隊成員許碧領(中)、吳嘉洲(右)。廖瑞祥攝


人體細胞奧秘,仍有許多未知之謎。科學家已發現生命發育過程中,細胞迅速增生,並分化出各種組織與器官,但同時間也會有大量細胞死亡。中研院首度發現,「活性氧化物」所造成的「鐵死亡觸發波」,是造成大規模細胞死亡的原因,給了胚胎發育新解釋,猶如浴火重生,研究團隊希望未來有望應用於治療癌症、神經退化等疾病。

中研院分子生物研究所助研究員陳昇宏團隊,首度發現細胞「鐵死亡觸發波」(ferroptosis trigger wave),扮演胚胎發育重要關鍵,如同骨牌效應般,觸發大規模細胞死亡,移除胚胎發育時期暫時性的細胞與組織,該研究今年7月登上國際頂尖期刊《自然》(Nature)。

中研院副院長唐堂表示,該研究則開創性地從細胞死亡的角度,探討胚胎發育過程「生與死如何同時發生」;團隊結合創新系統生物學方法及數學建模,首度發現「活性氧化物」所造成的「鐵死亡觸發波」。

陳昇宏進一步說明,鐵死亡觸發波機制,是透過化學訊號將細胞的開關打開,「就好像骨牌效應一樣」,當細胞接收到訊息後,再傳給下一個細胞,就會大量觸發死亡。研究團隊使用24小時不間斷的細胞縮時動態攝影,結合大數據影像分析發現,有別於擴散作用會讓化學訊號會迅速衰減,鐵死亡觸發波可藉由活性氧化物的連續觸發,進行長距離、無邊際的等速傳播,進而造成大規模細胞死亡。

陳昇宏形容,胚胎形成過程好比搭建一座橋,施工需暫時性的木樁支撐橋墩,完工後就要清除搭橋所架設的臨時基座,而細胞移除過程就是用鐵死亡來完成;細胞鐵死亡在胚胎發育過程中,彷彿是雕刻師的手,藉由啟動觸發波,移除胚胎發育時期大面積的臨時性細胞與組織,形塑各種器官的輪廓。

陳昇宏也強調,目前對於相關技術的了解仍有限,盼未來能與發育生物學家、癌症生物學家及醫生等跨領域合作,透過對鐵死亡觸發波的了解,研究能否在癌細胞引發鐵死亡觸發波,讓癌細胞得以一次消滅,這與現在的化療方式截然不同,盼為癌症治療提供新解方。

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