生命發育的過程中,細胞會迅速增生但也會伴隨大規模的細胞死亡,但原因為何?一直是百年未解之謎。不過,中研院日前發現,「活性氧化物」所造成的鐵死亡觸發波(ferroptosis trigger wave),是造成大規模細胞死亡之因。此研究成果於本(2024)年7月登上國際頂尖期刊《自然》(Nature)。
中研院分子生物研究所陳昇宏助研究員的研究團隊於今(18)日召開成果發表會,首度發現「活性氧化物」所造成的鐵死亡觸發波(ferroptosis trigger wave),是造成大規模細胞死亡之因,為胚胎發育提供了一種新的解釋。
有別於一般的細胞凋亡和壞死,細胞的鐵死亡為近年科學界所發現的另一種細胞死亡方式,但科學家對其還認識不多。而該研究運用化學與基因的量化調控發現,活性氧化物的「訊息回饋迴路」,是鐵死亡觸發波發生與傳播的主要機制。
陳昇宏指出,不同於單次造成兩、三個細胞死亡的擴散作用,由活性氧化物引起的鐵死亡觸發波一次可使動輒數百萬個細胞死亡。鐵死亡觸發波的機制,是透過化學訊號將細胞的開關打開,當細胞接收到訊息後,再傳給下一個細胞,類似骨牌效應的概念。
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,發現鐵死亡觸發波可藉由化學訊號的連續觸發,進行長距離、無邊際的等速傳播。陳昇宏提到,「就像在雕刻一件藝術品一樣,鐵死亡觸發波引起的大規模細胞死亡,可以清除大面積的臨時組織。」
該研究第一作者為中研院國際研究生分子與細胞學程許碧領(Hannah Katrina C. Co)博士生和吳嘉洲博士後研究學者。許碧領解釋,鐵死亡觸發波的化學訊號可以透過自我再生的方式,在細胞間進行傳遞。
吳嘉洲說明,建立鐵死亡觸發波的數學模型就像堆疊積木,仔細挑選並組合適當的方程式,一步步打造能夠反映生命動態的邏輯結構。
研究團隊補充,活性氧化物由體內生成,研究觀察到鐵死亡觸發波在生命發育中,展現出一套獨特的細胞演化記憶。至於這種機制在哪些特定的發育階段尤其重要?研究團隊表示這是下一階段的研究重點。