國立清華大學研發細胞運輸「凍結」技術 可阻擋病毒入侵
2025年1月22日，台灣新竹——人類細胞的運作就像一個城市依賴精確的運輸系統，將各種物品和材料送到正確的位置。然而，這個運輸系統在人體內的高速運行為科學家帶來了重大挑戰。由國立清華大學分子醫學研究所的林教授領導的研究團隊，最近開發出一種名為「鉚釘系統」（RIVET）的技術，這是一種細胞運輸凍結技術。只需用光照射細胞，就能在幾秒鐘內停止特定運輸囊泡的運動，彷彿它們被「固定」住了一樣。
研究團隊在動物實驗中進一步驗證了這項技術。在顯微鏡下觀察到，經過特定波長的藍光照射後，原本扭動的線蟲變得完全靜止，彷彿施下了《哈利·波特》中的冰凍咒語。這是因為負責傳遞神經信號的突觸囊泡的運動被暫停了。當光源關閉後，線蟲又恢復了活動，彷彿咒語被解除，這顯示出該技術能夠精確且可逆地控制神經系統的運作。
林教授指出，這一突破不僅有助於科學家更好地理解生命的運作機制，還可以用於控制胰島素分泌、營養吸收、神經傳導，甚至病毒入侵，為各種疾病的治療帶來新的希望。該研究已發表在頂尖期刊《Advanced Science》上。
生命的運作必須依賴細胞運輸各種物質，數以千計的不同運輸囊泡在不同的軌道上運行，猶如省道和國道，形成一個複雜而精確的物流系統。但這些物質是如何正確送達目的地的呢？林教授解釋，細胞將營養素、荷爾蒙和其他物質包裝在囊泡中，就像小氣泡，然後由馬達蛋白沿著細胞的「微管」運輸，將它們送到正確的目的地。
「細胞內運輸的速度驚人！」林教授表示。如果運輸囊泡被放大到汽車的大小，它們的速度可以達到每小時700公里，快於子彈列車。林教授開發的鉚釘系統就像車輛的緊急制動系統，能夠在15秒內完全停止運輸囊泡的運動。
林教授指出，以前要暫停細胞內的運輸系統進行研究，需要隔離或抑制運輸囊泡中的相關分子，這個過程需要3天，效率極低。然而，研究團隊開發的鉚釘系統解決了這個問題。它通過基因改造，為特定的運輸囊泡和微管製造不同的「生物膠」，在特定波長的藍光照射下，囊泡和軌道像AB膠一樣粘在一起，暫停它們的運動。
林教授解釋，除了光，還可以使用化學試劑來控制細胞運輸系統，但這些試劑難以去除，無法隨意啟動和停止過程。相比之下，光照法更為理想。「無論哪個囊泡被照射就會停止，當藍光關閉時，它又會開始運動。就像有一個開關一樣。」
這項技術的發現實際上是偶然的。當林教授指導碩士生陳曉琪的研究時，他們一起發現原本設計的對照組出現了意想不到的現象，這促使他們轉變思路，使研究團隊將意外變成了重大發現。
「如果我們能夠隨意控制細胞，就不會再有疾病，也不需要吃藥。」這是林教授作為生物醫學科學家的偉大理想。事實上，在開發鉚釘系統後，他所領導的團隊已將其應用於多個研究領域。例如，COVID-19病毒依賴ACE2囊泡進入人體，林教授的研究團隊已成功利用鉚釘系統關閉ACE2囊泡的運輸，阻止病毒的入侵。
除了在線蟲中控制細胞運輸外，鉚釘系統還可以用於控制果蠅和小鼠等實驗動物的細胞運輸。更重要的是，林教授的團隊發現，衰老與細胞內運輸功能密切相關。如果能夠控制細胞運輸，將為治療與年齡相關的疾病、神經疾病以及病毒感染開辟新的研究方向。
評論
這項研究的突破無疑為生物醫學領域帶來了新的希望，特別是在控制細胞運輸和治療疾病方面。隨著科技的進步，能夠精確控制細胞內的運輸過程，將可能改變我們對疾病的治療方式，甚至可能實現更大範圍的疾病預防。然而，這項技術的實際應用仍需進一步的研究和臨床試驗，以確保其安全性和有效性。未來，這種技術或許能在抗病毒、抗衰老等領域發揮重要作用，值得我們持續關注。
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