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【本刊訊】臺科學家最新研究發現，在細胞中注入水凝膠（poly ethylene glycol，即聚乙二醇），可在細胞死亡時保存細胞膜上蛋白質、醣類等生物活性。這項成果將有助於幹細胞研究、免疫治療以及病毒檢測技術研發，並於今（2019）年3月5日刊登於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

 

細胞膜的界面複雜且脆弱，需靠基質（substrate）的支撐使其能維持結構的穩定性。然而，一旦細胞死亡，細胞骨架網絡（cytoskeletal network）的分解會使細胞質與細胞膜中的支撐被破壞掉，進而導致膜的破裂與崩解。在過去的研究中，須經過繁瑣的步驟才能保留細胞物質的活性，即便成功也未必能完整保存。近日，中央研究院生物醫學科學研究所（以下稱中研院生醫所）研究團隊開發新技術，於細胞間腔隙（intracellular compartment）合成水凝膠聚合物（hydrogel polymers）網絡，其能保持細胞膜的流動性與細胞膜介面活性，並維持細胞膜的生物特性長達30天以上。

 

由於水凝膠細胞的質地類似果凍，故研究團隊也將其稱為「果凍細胞」。要生成此一類型的細胞，需先將活細胞冷凍並解凍使其表面暫時產生細小穿孔，再將活細胞浸泡於水凝膠製劑中，讓片段水膠可以滲入細胞，最後照射紫外線（UV）燈進行光活化的化學反應，使其片段合成水凝膠聚合物。透過這層加工，水凝膠聚合物便能取代自然的細胞骨架網絡，維持原本細胞外型。

 

實驗過程中，研究團隊依據此法，將水凝膠注入抗原呈現細胞（antigen-presenting cells, APC）內，再與T淋巴細胞（T lymphocytes）結合。緊接著，團隊針對果凍細胞的表面特性、脂質的排列順序與蛋白質的移動性進行驗證，發現處理過的抗原呈現細胞，能有效促進T淋巴細胞的增生。

 

中研院生醫所研究員胡哲銘表示，該技術保留了細胞膜脂類與蛋白質的上述特性，也可維持細胞表面受體與病毒抗原的交互作用，不僅突破細胞骨架網絡被分解與破壞的限制，更有助免疫治療和病毒檢測的研發。細胞內水凝膠化（intracellular hydrogelation）為生物膜研究和生物醫學領域帶來的，是構建人工細胞的一種細胞固定法（cell fixation approach），未來可望應用於各種細胞膜交互作用下所引發的生物功能調控。