影／清華大學研發細胞運輸定身術 可「點穴」阻病毒入侵

林玉俊研究團隊使用特定波長的藍光控制細胞內的運輸系統。圖／清大提供

人體細胞運作方式像一座城市，須透過精密運輸系統將各種物質送到正確位置。但運輸的速度太快成爲研究難題。清華大學分子醫學所特聘教授林玉俊研究團隊最近研發出一套「鉚釘系統」（RIVET），如同細胞運輸定身術，只要透過光照，就可以在幾秒鐘內讓細胞內特定的運輸泡泡如同被「點穴」一樣瞬間暫停不動，該突破可控制胰島素分泌、營養吸收、神經傳導、病毒入侵，爲多種疾病的治療帶來新希望。

這項突破幫助科學家更深入瞭解生命的運作機制，登上頂尖期刊「先進科學」（Advanced Science）。

清大指出，研究團隊進一步在實驗動物身上驗證這項技術，從顯微鏡觀察，原本不停蠕動的線蟲在被特定波長的藍光照射後，因細胞內負責傳遞神經訊息的突觸泡泡被暫停，一旦關閉光源，線蟲又如解除咒語一樣恢復蠕動，顯示這項技術可以精準且可逆地控制神經系統的運作。

林玉俊說，生命的運作須仰賴細胞運輸各種物質，成千上萬不同的運輸泡泡奔馳在如省道、國道等不同的軌道上，好比複雜又精密的物流系統。這些物質如何正確地送往目的地？細胞會將要運送的營養、荷爾蒙等物質，用如同一個個小泡泡的細胞胞囊包覆起來，然後讓運動蛋白帶着這些泡泡沿着細胞「微管」這條天然的高速公路，運送到正確的目的地。

林玉俊說，如果將運輸泡泡放大成一輛汽車，它行駛的速度可達時速700公里，比高鐵還要快。而開發的鉚釘系統就如同車輛的急煞系統，可以在15秒內就讓運輸泡泡完全停下來。

林玉俊表示，過去研究細胞內的運輸系統時，要讓它暫停下來以便觀察，必須抽離或是抑制運輸泡泡的相關分子，需要3天的時間，很沒效率。但研究團隊開發的鉚釘系統解決了這個問題，它以基改方式在特定的運輸泡泡及微管上產生不同的「生物膠水」，在特定波長的藍光照射下，泡泡與軌道就會像AB膠一樣黏合起來，暫停不動。

林玉俊說明，控制細胞運輸系統除使用光照外，也可使用化學藥劑，但加藥後很難清除，無法隨意啓動和停止。相較之下，光照方式更理想。

這項技術的發現其實來自一個意外。林玉俊指導分醫所碩士生陳筱奇做研究時，發現原本設計的對照組出現了不符合預期的現象，但研究團隊轉個念頭，反而將意外發揚光大。

「如果我們能隨意控制細胞，就不再有疾病，也不用吃藥。」林玉俊說，他領導的團隊在研發出鉚釘系統後，也應用在不少研究上。如新冠肺炎病毒就是靠ACE2泡泡進入人體內，研究團隊已成功利用鉚釘系統關閉ACE2泡泡的運輸，來阻擋病毒入侵。

除了控制線蟲的細胞運輸，鉚釘系統也可以用來控制果蠅、老鼠等實驗動物。更重要的是，林玉俊團隊發現，老化也與細胞內運輸功能習習相關，如果能控制細胞運輸，將爲老化相關疾病、病毒感染、神經疾病的治療帶來新的研究方向。

清華分醫所特聘教授林玉俊（左）指導碩士生曾能傑（右）以光照控制線蟲定住不動。圖／清大提供

清華分醫所特聘教授林玉俊（中）帶領研究助理陳筱奇（右）、碩士生曾能傑（左），開發細胞運輸定身術「鉚釘系統」。圖／清大提供

顯微鏡下的線蟲在藍光照射下，瞬間定住不動；關閉光源又都動了起來。