科學家突破性研究：揭開粒線體神秘面紗的新方法

美國德州大學西南醫學中心的研究團隊開發出一項革命性技術，能強制細胞清除其粒線體，這項突破性發現有助於解開這些關鍵胞器在細胞運作中的奧秘。研究成果已刊登於頂尖期刊《Cell》，不僅增進我們對粒線體功能的認知，更為治療粒線體相關疾病如Leigh氏症候群和Kearns-Sayre症候群帶來新希望。

分子生物學副教授吳俊博士表示：「這項新工具讓我們能深入研究粒線體數量與基因組變化對細胞和生物體的影響。」此研究由吳博士與前任實驗室成員、現任加州大學柏克萊分校博士後研究員Daniel Schmitz共同主導。

粒線體存在於大多數真核生物細胞中，其獨特之處在於擁有自己的DNA，且僅透過母系遺傳。科學界普遍認為，粒線體起源於古代原核細胞與原始真核細胞建立的共生關係。除了眾所周知的能量生產功能外，最新研究顯示粒線體還參與調控細胞死亡、幹細胞分化、分子訊號傳遞、老化過程及發育時序等複雜機制。

研究團隊運用細胞自噬機制，透過基因工程誘導細胞清除所有粒線體。當應用於人類多能幹細胞時發現，即使完全喪失粒線體，細胞仍能在培養皿中存活達五天。更驚人的是，此技術在不同物種和細胞型別中均顯示出廣泛適用性。

進一步實驗發現，移除粒線體會影響788個基因活性降低，同時提升1,696個基因表現。核基因編碼的蛋白質甚至能部分取代粒線體功能，接管能量生產等關鍵工作。研究人員更透過跨物種細胞融合實驗，發現人類與靈長類粒線體雖歷經數百萬年演化分岐，卻仍能相互替代。

特別值得注意的是，人類與非人類靈長類粒線體造成的基因表現差異，主要集中於腦部發育與神經疾病相關基因。這暗示粒線體可能在人腦演化差異中扮演關鍵角色。此外，胚胎實驗顯示，粒線體缺失超過65%將導致著床失敗，而缺失約三分之一的胚胎則會出現發育延遲。

這系列研究開創了粒線體功能研究的新紀元，為細胞運作、組織器官發育、老化機制及物種演化等領域提供嶄新研究方向。研究團隊計畫持續運用這項技術，深入探索粒線體在不同層面的作用機制。