雕琢生命的手 --- 鐵死亡觸發波

在胚胎發育時，細胞迅速地增生並分化，形成多細胞生物的組織與器官。令人不解的是，在生命發育的過程中，常常也伴隨著大規模的細胞死亡。從 18 世紀以來，科學家就觀察到，發育時的死亡事件，可以涵蓋大面積的組織，造成數以百萬計的細胞死亡。然而，這樣大規模細胞死亡發生的機制與功能，至今仍是個未解的謎。陳昇宏研究團隊（細胞動態實驗室），為這個百年未解的謎題提供了一種解釋。他們發現，大規模的細胞死亡可以通過活性氧化物（Reactive Oxygen Species, ROS）造成的鐵死亡觸發波（ferroptosis trigger wave）來發生。與一般的擴散作用不同，觸發波可以藉由化學訊號的自我再生，進行長距離、無邊際的等速傳播。運用化學與基因的量化調控、數學建模與電腦模擬，陳昇宏團隊進一步證明了活性氧化物的訊息回饋迴路（feedback loops，包括鐵介導的 Fenton 反應、NADPH 氧化酶信號傳導和谷胱甘肽合成途徑）是鐵死亡觸發波發生與傳播的主要機制。此外，在胚胎發育期間，鐵死亡觸發波可以造成細胞死亡的遠距離傳播，藉此來清除大面積的臨時性組織，發揮了器官生成與塑型的關鍵作用。此研究成果於本年（2024）七月刊登於《自然》（Nature）期刊。本論文第一作者為本院國際研究生分子與細胞學程的博士生—許碧領和博士後研究員—吳嘉洲。研究經費由本院分生所、院內關鍵種子計畫、關鍵計畫支持。