細胞運輸定身術 光照「點穴」阻病毒

清华分医所特聘教授林玉俊（左）指导硕士生曾能杰（右）以光照控制线虫定住不动。图／清大提供

人体细胞运作像一座城市，须透过精密运输系统将各种物质送到正确位置。清华大学分子医学所特聘教授林玉俊研究团队最近研发一套「铆钉系统」（RIVET），如同细胞运输定身术，透过光照可在几秒内让细胞内特定的运输泡泡像被「点穴」般瞬间暂停不动，此一突破可控制胰岛素分泌、营养吸收、神经传导、病毒入侵，为多种疾病的治疗带来新希望。

这项突破帮助科学家更深入了解生命的运作机制，登上顶尖期刊「先进科学」（Advanced Science）。清大指出，研究团队在实验动物身上验证此技术，显微镜观察原本不停蠕动的线虫在被特定波长的蓝光照射后，因细胞内负责传递神经讯息的突触泡泡被暂停，一旦关闭光源，线虫又恢复蠕动，显示此技术可精准且可逆地控制神经系统的运作。

生命的运作须仰赖细胞运输各种物质，林玉俊说，若要将这些物质正确地送往目的地，细胞会将要运送的营养、荷尔蒙等物质，用如同一个个小泡泡的细胞胞囊包覆起来，然后让运动蛋白带着这些泡泡沿着细胞「微管」，运送到正确的目的地。而开发的铆钉系统，就如同车辆的急煞系统，可以在15秒内就让运输泡泡完全停下来。

林玉俊表示，过去研究细胞内的运输系统时，要让它暂停下来以便观察，必须抽离或是抑制运输泡泡的相关分子，需要3天时间，很没效率。但研究团队开发的铆钉系统解决了这个问题，它以基改方式在特定的运输泡泡及微管上产生不同的「生物胶水」，在特定波长的蓝光照射下，泡泡与轨道就会像AB胶一样黏合起来，暂停不动。

林玉俊说，控制细胞运输系统除使用光照外，也可使用化学药剂，但加药后很难清除，无法随意启动和停止，相较之下，光照方式更理想。这项技术的发现其实来自一个意外。林玉俊指导分医所硕士生陈筱奇做研究时，发现原本设计的对照组出现了不符合预期的现象，但研究团队转个念头，反而将意外发扬光大。

「如果我们能随意控制细胞，就不再有疾病，也不用吃药。」林玉俊说，团队在研发出铆钉系统后，也应用在不少研究上，例如新冠肺炎病毒就是靠ACE2泡泡进入人体内，研究团队已成功利用铆钉系统关闭ACE2泡泡的运输，来阻挡病毒入侵。

除了控制线虫的细胞运输，铆钉系统也可以用来控制果蝇、老鼠等实验动物。更重要的是，林玉俊团队发现，老化也与细胞内运输功能息息相关，如果能控制细胞运输，将为老化相关疾病、病毒感染、神经疾病的治疗带来新的研究方向。