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中研院首揭細胞「無合成分裂」 獲《Nature》期刊專文推薦
陳振輝團隊透過多顏色活細胞標誌，產生上百種不同顏色來標誌不同的表皮細胞，即時、高解析度追蹤斑馬魚體表所有皮膚細胞的動態行為。（中研院提供）
〔記者邱芷柔／台北報導〕細胞分裂的發生是所有生命的基礎，過去180年來大家只知道兩種細胞分裂方式「有絲分裂」及「減數分裂」，中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊，在研究斑馬魚發育時，意外發現另一種獨特的細胞分裂方式「無合成分裂」，今年4月登上知名國際期刊《自然（Nature）》並獲專文推薦。
中研院指出，德國植物學家馮莫爾 （Hugo von Mohl） 在1835年首次觀察到細胞分裂後，長久以來科學家認為細胞分裂方式的兩種，第一是體細胞進行「有絲分裂」，例如皮膚細胞、肌肉細胞、幹細胞等，1個母細胞分裂為2個具有相同染色體數量的子細胞，讓個體發育生長。第二是生殖細胞透過「減數分裂」，將母細胞分裂成2個具有一半染色體數量的子細胞，例如精子和卵子細胞，有性繁殖才有可能發生。
陳振輝研發多顏色活細胞標誌工具（Palmskin），用上百種不同顏色來標誌不同的表皮細胞，能即時、高解析度追蹤斑馬魚體表所有皮膚細胞的動態行為。團隊在研究斑馬魚發育時，意外發現斑馬魚最表層的皮膚細胞，原被認為是不會分裂增生的體細胞，卻由1增4，其單一母細胞竟然可以分裂2次，共產生4個子細胞，且這些子細胞皆不具有完整的母細胞遺傳物質（DNA）。
陳振輝說，這種細胞分裂過程不需要進行DNA複製，因此命名為「無合成分裂」，但為什麼斑馬魚的皮膚細胞需要這樣分裂？且分裂後的子細胞形狀變小、變扁，一開始他也百思不得其解，根據多年與斑馬魚為伍的經驗，他推測，可能與斑馬魚發育成長所遇到的特殊挑戰有關。
為了找到答案，研究團隊利用一個數學幾何模型作為基礎，跨領域與中研院化學研究所研究員許昭萍、顏清哲博士合作，進行細胞體積變化的定量分析，發現斑馬魚單一表皮細胞經過2次「無合成分裂」後，整體的表面積可增加6成。
「發育期的應急策略！」陳振輝進一步說明，斑馬魚幼魚在特定的發育階段長得很快，體表面積需要快速增加，為了維持一個穩定的皮膚雙層結構，下層的表皮幹細胞以正常的「有絲分裂」來增生，而上層已分化的表皮細胞只能進行「無合成分裂」來應急，因為這種分裂方式可讓表皮細胞在資源有限的情況下，有彈性的快速延展、有效率地增加體表局部面積，以維持表皮細胞穩定的覆蓋率。
面對長度僅約0.5公分的斑馬魚幼魚，為了反覆觀察其表皮細胞的分裂過程，研究人員必須每12小時麻醉幼魚一次，小心翼翼地置於高倍顯微鏡下拍照，並且確定它在鏡頭下的姿勢每次都相同，結束後還得把麻醉後的幼魚喚醒，以持續進行活體實驗，這樣的過程整整連續10天，重複循環多次。 （中研院提供）
該論文第一作者陳潔盈為中研院國際研究生學程的博士生，面對長度僅約0.5公分的斑馬魚幼魚，為了反覆觀察其表皮細胞的分裂過程，她必須每12小時麻醉幼魚一次，小心翼翼地置於高倍顯微鏡下拍照，並且確定它在鏡頭下的姿勢每次都相同，結束後還得把麻醉後的幼魚喚醒，以持續進行活體實驗，這樣的過程整整連續10天，重複循環多次。
中研院細生所所長李奇鴻表示，此研究顛覆過去百年來的細胞分裂發現，有助於後續對其他生物體進行深入探究，進一步了解其詳細的細胞生理調控機制。研究團隊也說，目前對「無合成分裂」的了解尚在初步階段，由於斑馬魚是脊椎動物，也是科學家研究個體發育、再生反應及人類疾病常用的模式生物，他們預測此一新型的細胞分裂方式，或許不只限於斑馬魚體表的表皮細胞，仍有待更多研究探索。
陳振輝提到，此篇論文其實早在2020年底就投稿，因為顛覆過去對於細胞分裂的認識，初期收到很多審查意見，「不只審稿人有意見，我們自己也想知道是否還有其它可能的解釋。」一開始團隊原本只想觀察表皮細胞如何移動或脫落，沒想到卻看到此獨特現象，還以為會不會是研究工具出了錯，「怎麼跟教科書教的完全不同！」因此重複做了多次對照實驗。
陳振輝笑說，即使投稿歷程艱辛，團隊成員們仍興致勃勃，畢竟不是常有這樣的機會可以跟大家分享，「嘿！我想告訴你還有另一種細胞分裂方式的可能。」原來在太陽底下真的能發現新鮮事！
該研究成果以「Skin cells undergo asynthetic fission to expand body surfaces in zebrafish」為題，登上國際期刊（論文連結：）並獲專文推薦，論文第一作者為陳潔盈，研究團隊包括顏清哲、阮筱彧、許紹君、曾子倫、蕭崇德、許昭萍、陳振輝。
中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊，在研究斑馬魚發育時，意外發現另一種獨特的細胞分裂方式「無合成分裂」，今年4月登上知名國際期刊《自然（Nature）》並獲專文推薦。 （記者邱芷柔翻攝）
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