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防禦到極致就是攻擊,渦蟲身上發現超強「自爆式」免疫細胞

科技新報

更新於 06月15日13:25 • 發布於 06月15日13:03

渦蟲(planarian)以強大再生能力聞名,最近科學家發現渦蟲身上存在一種未知免疫細胞類型,具超極端免疫策略:為清除威脅,該類型細胞會在幾秒內自爆殺敵,然後消失得無影無蹤。

現代生物醫學研究主要集中哺乳動物,但一些令人驚訝的生存策略可能隱藏在與人類演化譜系截然不同的生物,比如展現出與人類不同免疫防禦能力的渦蟲,我們從未想到有免疫細胞會像炸彈一樣爆炸並殺死它周圍細胞。

史丹佛大學團隊將新發現的渦蟲免疫細胞稱為 ruptoblasts,它們會在幾秒鐘內啟動激烈自毀步驟摧毀附近細胞,然後與敵人一起徹底消失。

團隊原想分析渦蟲能否辨識自身組織與外來組織,透過實驗將 2 隻不同品種渦蟲切開並融合組織,結果發現渦蟲雖然可以輕易再生自身組織,卻對外來組織產生強烈排斥反應,類似人類器官移植排斥現象。

荷爾蒙引發極端反應

研究人員進一步觀察發現當渦蟲接觸外來組織,體內活化素(Activin)濃度會急遽上升,隨即引發大規模慢性發炎反應;即時細胞顯微觀察與流式細胞分析表明,有一類特殊細胞在活化素刺激下快速爆裂,釋放殺死附近細胞的毒性物質並在 5 分鐘內消散,該過程命名為「ruptosis」。

為確認 ruptoblasts 強度與殺傷範圍,團隊取來大腸桿菌、人類腎臟細胞、小鼠血液細胞測試,發現 ruptoblasts 能殺死所有目標,表明對細菌、人類細胞均具殺傷力。

不過與哺乳類已知的細胞死亡方式相比,ruptosis 特徵在於極高速度與局部性:

  • 時間尺度:ruptosis 發生在數秒~數分鐘內,而哺乳類細胞或細菌爆裂式死亡通常需數小時。

  • 作用範圍:死亡效應僅限破裂細胞周圍區域,不會引發連鎖反應或造成持續毒性。

  • 細胞來源:ruptoblasts 並非來自骨髓造血細胞,而是屬於腺體細胞(glandular cell),與 T 細胞、嗜中性球等常見免疫細胞有根本差異。

這些「精準自毀」的機制理論上具開發潛力,可能適合針對細菌感染或腫瘤局部治療,避免對周圍健康組織造成大範圍傷害。

研究人員也試著在其他動物身上搜尋類似細胞,但目前只在兩側對稱動物(扁形動物門)發現 ruptoblasts 免疫細胞,推測脊椎動物可能已失去這種相當古老的免疫策略,原因是脊椎動物再生能力較弱,無法承受 ruptosis 造成的組織損傷。相較之下,渦蟲擁有大量幹細胞,能快速修復自爆產生的組織傷害。

這種粗獷但精準的機制提醒我們,顛覆性醫療靈感有時不在「高等」動物,而是角落那些看似簡單、卻在演化長河活得比我們都還久的小生物身上。

新論文發表在《Cell》期刊。

(首圖來源:AI 生成)

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