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香港中文大學（中大）生物醫學工程系助理教授段麗婷教授領導的研究團隊，成功研發了光誘導內質網力刺激器（LIMER），為全球首個能對活細胞內質網精確施加力刺激的技術。此項研究首次揭示內質網能夠感知力學刺激，填補了該領域的空白，並大大推動了科學界對細胞整體力感應及回應機制的理解。研究結果已發表於著名期刊《發育細胞》（Developmental Cell）的封面文章。

人類身體不斷受到來自外界的力量刺激。人們能夠聽到聲音、觸摸物體及感受到親人的撫摸，都歸功於組成人體的細胞具備感知力量刺激的功能。儘管過去二十年的科學研究已深入了解細胞如何感知力刺激並作出反應，但仍有很多未解之謎。其中一個謎題是內質網——細胞內部一個具有大型網狀結構的細胞器——在細胞的力學感應及回應當中所扮演的角色。細胞由細胞膜包裹著細胞質、細胞骨架和各種細胞器組成，結構非常複雜。內質網是蛋白質合成、運輸和儲存鈣離子的重要結構，在各種細胞過程中發揮著關鍵作用；若受到過於激烈或持續的壓力，可能影響細胞功能，引發神經退行性疾病、代謝性疾病，甚至癌症等嚴重病症。然而，由於內質網與細胞核、細胞骨架等連接，研究人員難以在不干擾其他結構的情況下對內質網施加力刺激，因此無法對內質網進行相關研究。

段教授團隊研發的LIMER技術，透過光引導，將細胞內一種名為「動力蛋白」的分子所產生的拉力施加於內質網，進行高精準及非入侵性的力刺激，同時不會干擾其他結構。研究人員可實時觀察內質網的反應，首次發現內質網能對力刺激做出快速響應，在幾秒鐘內迅速釋放鈣離子。鈣離子的釋放在細胞訊號傳導中擔當重要角色，能調節細胞功能。理解內質網如何調節鈣離子的釋放，有助揭示疾病機制，從而開發新治療方法。

段教授表示：「細胞對力刺激感應的失調，與癌症、神經退化性疾病等多種病症息息相關。我們揭示了內質網是細胞回應機制中關鍵但經常被忽視的組成部分。理解其如何對力刺激作出反應，或可利用力學方法精準調節細胞功能，幫助研究人員研發針對性的創新治療。」

本研究文章由中大生物醫學工程系博士生宋禹桐、趙志豪和徐林玉作為共同第一作者。

研究文章全文連結：

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.03.014