(合傳媒) 自19世紀以來，科學家們發現在生命發育的過程中，細胞會迅速增生並分化出多細胞生物體上的各種組織與器官，但增生的同時為什麼會伴隨大規模的細胞死亡？這是一道百年未解之謎。本院分子生物研究所陳昇宏助研究員的研究團隊，首度發現「活性氧化物」1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。此研究成果於本（2024）年7月登上國際頂尖期刊《自然》（Nature）。
在今（18）日成果發表會，本院唐堂副院長表示，研究團隊結合了生物及數理的專長，研究的關鍵突破在於以創新系統生物學方法，結合數學建模，驗證鐵死亡觸發波的細胞訊號傳導迴路，為器官生成過程提出重要研究解釋。
運用化學與基因調控模擬 讓百萬細胞死亡的神祕藏鏡人現蹤
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。本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」2，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。
巧奪天工的生命雕刻師：鐵死亡觸發波
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。」
這篇論文的第一作者為本院國際研究生分子與細胞學程許碧領（Hannah Katrina C. Co）博士生以及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。
持續探討生命演化的死亡記憶 生物醫學、癌症治療研究方面現新猷
在生命發育過程中，細胞的增生和死亡均在器官生成的過程扮演不同作用，在演化的長河裡，大規模細胞死亡的發生與調控仍是個未解之謎。這項開創性的研究不僅是對細胞大規模死亡的學術探討，亦提出「鐵死亡觸發波」擔任雕琢生命之手的角色，有助於為生物醫學裡的癌症治療提供新的解方。
論文全文：
http://www.nature.com/articles/s41586-024-07623-6#citeas
研究介紹：
https://www.nature.com/articles/d41586-024-02125-x
▲中研院貴賓以及研究團隊合影
▲中研院分子生物研究所研究團隊合影
▲中研院分子生物研究所博士後研究學者吳嘉洲介紹數據建模
