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中研院首揭细胞无合成分裂 颠覆过去研究

除了斑马鱼的表皮细胞外,研究团队在斑马鱼尾鳍再生过程中也看到无合成分裂方式。(Anthony WALLACE / AFP)
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【大纪元2022年05月02日讯】(大纪元记者徐翠玲 台湾台北  报导)过去180年只知道有丝分裂与减数分裂2种细胞分裂方式。中研院细胞与个体生物学研究所助研究员陈振辉团队意外发现斑马鱼皮肤发育过程,表皮细胞另一种细胞分裂方式,分裂过程不需复制遗传物质DNA,因此命名为无合成分裂。陈振辉说,无合成分裂挑战目前对基础生物现象的了解,未来希望朝其他细胞或其他物种,如人类细胞进行研究。

中研院细胞与个体生物学研究所助研究员陈振辉说,斑马鱼在发育第8天开始观察到无合成分裂,最表层、原被认为不会分裂增生的皮肤细胞,单一细胞可分裂2次、产生4个子细胞,到第14天是一个高峰。
中研院细胞与个体生物学研究所助研究员陈振辉说,斑马鱼在发育第8天开始观察到无合成分裂,最表层、原被认为不会分裂增生的皮肤细胞,单一细胞可分裂2次、产生4个子细胞,到第14天是一个高峰。(中研院提供)

陈振辉指出,细胞分裂是所有生命的基础,教科书中有2种细胞分裂,一是有丝分裂,发生在体细胞如皮肤细胞、肌肉细胞、干细胞等,另外是减数分裂,发生在生殖细胞如精子和卵子细胞。这2种细胞分裂方式都必须进行遗传物质DNA复制。研究团队首度发现体细胞进行无合成分裂,仅增生、无DNA复制。

陈振辉表示,研究团队利用多颜色活细胞标志技术,追踪斑马鱼体表所有皮肤细胞的动态行为。把长度约0.5公分的斑马鱼幼鱼,从发育第8天开始每12小时麻醉一次,拍摄身体特定部位,拍完后把鱼叫醒,让鱼可正常生活、长大,实验连续进行9至10天,意外发现斑马鱼在发育第8天开始观察到无合成分裂,最表层、原被认为不会分裂增生的皮肤细胞,单一细胞可分裂2次、产生4个子细胞,到第14天是一个高峰,第21天之后慢慢下降。

研究团队与中研院化学研究所研究员许昭萍、颜清哲博士进行细胞体积变化的定量分析,发现斑马鱼单一表皮细胞,每次分裂DNA、细胞表面积呈等比下降,细胞不只没再复制DNA,还变小又变扁。陈振辉说,无合成分裂是很有效率增加斑马鱼体表面积的方式,单一表皮细胞分裂一次可以增加26%,分裂两次就增加近60%。

陈振辉解释,由于斑马鱼幼鱼在特定的发育阶段长得很快,体表面积需要快速增加。也就是在班马鱼的表皮从2层长到3层的过程,为了维持稳定的皮肤双层结构,下层的表皮干细胞以正常的有丝分裂来增生,上层已分化的表皮细胞转而进行无合成分裂。“这是一个很特别的细胞机制,可以在体表延展很快的时候还保持最少两层的覆盖,研究团队发现到发育后期阶段,当皮肤变成2到3层,这样的机制就关掉了。”

除了斑马鱼表皮细胞,陈振辉提到,这篇研究报告也指出,在斑马鱼尾鳍再生过程,看到无合成分裂方式又开始启动了,会不会在其他再生生物或其他再生机制上,无合成分裂方式一直在背景中进行?至于未来针对哪些细胞或物种进行无合成分裂研究,他说,其他的细胞是否也可看到无合成分裂现象,以及老鼠是哺乳类动物跟人类更接近,希望找到适当的合作者做更进一步探讨。

责任编辑:晓玫

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