清大解密果蠅細胞 助癌症研究

圖說:清華生技所教授桑自剛(中)指導實驗團隊解開細胞核大小調控機制之謎。

圖說:清華生技所教授桑自剛(中)指導實驗團隊解開細胞核大小調控機制之謎。

國立清華大學生物科技研究所教授桑自剛指導研究團隊,透過研究果蠅細胞發現,細胞核內的DNA受損修復機制失效是關鍵。一旦調控蛋白失能,導致標記蛋白累積,這時候修復蛋白就無法去修補受損DNA,會造成細胞核異常增大,這是科學界首次發現調控蛋白失能會造成細胞核增大,未來可望應用在癌症及其他退化性疾病的臨床研究上。這項突破性的發現,近日發表在國際頂尖期刊「自然通訊」(Nature Communications)

過去的研究已證實,細胞核與細胞質必須維持一定比率,才能維持正常的生理運作。癌細胞則有細胞核異常增大、形態改變的現象,一些退化疾病如早衰症也是如此。因此,桑自剛團隊一直想找出是什麼因素導致細胞核異常增大?

推測是調控蛋白惹的禍,研究團隊決定試著把調控蛋白「關掉」,看看會發生什麼事。由於果蠅體內的調控蛋白TER94與人體內的的調控蛋白VCP同源,兩者十分相近,研究團隊選擇果蠅的眼晴細胞來做實驗。


圖說:正常細胞(左)和調控蛋白失能的細胞異常增大(右)比較圖

正常情況下,只要DNA發生破損斷裂,標記蛋白MDC1就會被召喚到DNA斷裂處,指引後續的修復蛋白前往修補,保持細胞如常運作。但桑自剛團隊發現,若調控蛋白VCP因遺傳或基因突變,無法發揮它調控的功能,標記蛋白MDC1就會不斷累積在DNA斷裂處,使得修復蛋白無法直達損傷處進行修補,最終導致細胞核異常增大。


圖說:清華生技所教授桑自剛進行果蠅生物模式實驗

桑自剛表示,這項研究由科技部計劃資助,研究團隊成包括博士生張雅筑及碩士生彭昱翔、余柏樺、梁珮欣、黄亭苡、施朝傑,分別負責果蠅的遺傳篩選、監測細胞核細胞大小、篩選DNA受損機制等實驗。此次投稿期刊的第一作者張雅筑博士研究細胞核形態調控機制多年,目前在美國加州大學舊金山分校進行博士後研究,專攻神經科學領域。


圖說:清華生技所博士張雅筑在實驗室研究細胞核內蛋白質的交互作用

張雅筑表示,團隊在實驗過程中會先解剖果蠅,取得眼睛細胞,把抗體染色後,就能以顯微鏡觀察細胞核的型態,「不只是調控蛋白,人體內的標記蛋白和抑癌蛋白都跟果蠅基因序列非常相似。」

桑自剛指出,美國已有針對抑制VCP蛋白的小分子藥物進行臨床研究中,如將研究團隊發現的機制投入新型藥物的開發,就有機會讓減緩癌症轉移及治療退化性疾病露出曙光。