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全球首個細胞內質網力刺激裝置
中大研發
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內質網作為細胞器，是蛋白質合成、運輸和儲存鈣離子的重要結構，若受到過於激烈或持續的壓力，可能影響細胞功能，引發神經退行性疾病、代謝性疾病，甚至癌症等。然而，此前無法對內質網進行精確研究。
（上圖）《發育細胞》封面（圖片來源：Developmental Cell）
香港中文大學（中大）生物醫學工程系助理教授段麗婷博士領導的團隊，成功研發了光誘導內質網力刺激器（LIMER），為全球首個能對活細胞內質網精確施加力刺激的技術。此項研究還首次揭示內質網能夠感知力學刺激，填補了該領域的空白。研究結果已發表於《發育細胞》（Developmental Cell）並獲選為封面文章。
研究背景
人類身體不斷受到來自外界的力量刺激。聽到聲音、觸摸到物體、感受到親人的撫摸，都歸功於細胞具備的感知力量刺激的功能。科學界已深入了解細胞如何感知力刺激並作出反應，但仍有很多未解之謎，其中一個謎題是，內質網 — 細胞內部一個具有大型網狀結構的細胞器 — 在細胞力學感應及回應之中所扮演的角色。
細胞由細胞膜、其包裹的細胞質、細胞骨架和各種細胞器組成。內質網作為細胞器，是蛋白質合成、運輸和儲存鈣離子的重要結構，若受到過於激烈或持續的壓力，可能影響細胞功能，引發神經退行性疾病、代謝性疾病，甚至癌症等。然而，由於內質網與細胞核、細胞骨架等連接，研究人員難以在不干擾其他結構的情況下對內質網施加力刺激，因此無法對內質網進行相關研究。
光引導力學刺激
段麗婷博士團隊研發的 LIMER 技術，透過光引導，將細胞內一種名為「動力蛋白」的分子所產生的拉力施加於內質網，進行高度精準、非入侵性的力刺激，同時不會干擾其他結構。研究人員遂可實時觀察內質網的反應。
團隊還首次發現，內質網能對力刺激做出快速響應，在幾秒內迅速釋放鈣離子。鈣離子的釋放在細胞訊號傳導之中擔當重要角色，能調節細胞功能。對內質網如何調節鈣離子釋放的理解，有助揭示疾病機制，從而開發新療法。
圖片展示 LIMER 的運作及細胞內質網的機械力敏感性：LIMER 透過光引導，將細胞內「動力蛋白」產生的壓力精準地施加於細胞內質網
段麗婷博士表示：「細胞對力刺激感應的失調，與癌症、神經退化性疾病等多種病症息息相關。我們揭示了內質網是細胞回應機制中關鍵的、但經常被忽視的組成部分。理解了其如何對力刺激作出反應，或可利用力學方法精準調節細胞功能，幫助研究人員研發針對性的創新治療。」
本研究文章由中大生物醫學工程系博士生宋禹桐、趙志豪和徐林玉作為共同第一作者。
來源：香港中文大學
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全球首個細胞內質網力刺激裝置
