理大马进恒博士在寻找白血病成因时有所发现,足以改变研究人员日后研究疾病的方法

 

过去50 年以来,香港热带鱼专卖店中常见的斑马鱼一直受到珍视,那并非全因为其黑白相间的特色,而是因为斑马鱼为科学研究所作的贡献。向来被广泛用作试验对象的斑马鱼,能够协助科研界加深对脊椎动物发展及人类疾病的认识。

 

然而理大最近一个具突破潜力的研究项目,却质疑以斑马鱼胚胎为本的研究结果;这项理大研究由医疗科技及资讯学系助理教授马进恒博士率领。

 

斑马鱼的研究用途

 

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马博士原先的研究目的,并非要质疑使用斑马鱼胚胎进行研究的有效性。他最初专注研究白血病的成因,而白血病乃是血癌的一种。期间,他却发现了使用斑马鱼胚胎进行研究的方法有一个漏洞。

 

由於斑马鱼胚胎包含的血球种类与人类相似,通常被用作试验对象。斑马鱼的优点是繁殖能力高,能在挤逼的实验室内大量存放,并且比实验老鼠更易於处理。

 

斑马鱼更令人惊诧的是,它们的基因与人类基因相似度逾七成,八成二的人类疾病相关的基因可在这些细小并带有斑纹的生物身上寻获。斑马鱼胚胎在体外受精、呈透明状,因此更易於观察;使用化学物苯硫脲,可以维持其高透明度。

 

研究人员观察斑马鱼胚胎的时候,需要留意一种称为细胞自噬的过程。生物(包括人类在内)均必须经历细胞自噬的过程,过程对细胞唾弃废物有重要作用;譬如当细胞没有得到足够养分的时候,这个过程尤为重要。细胞自噬在预防衰老、细胞死亡、抑制肿瘤及肿瘤生长方面,均是不可或缺的元素。

 

化学物苯硫脲造成的问题

利用斑马鱼胚胎进行研究时,胚胎内的黑色素生长必须被抑制,令斑马鱼胚胎的光学透明度增加,研究人员从而可以更方便地为血液流动等过程取得更佳的影像。马博士称:“我们在鱼身上使用苯硫脲,压抑用以制造黑色素的主要酵素酪氨酸酶。使用苯硫脲后,鱼类胚胎不会产生色素,而会变得完全透明。“

 

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两日大的斑马鱼胚胎 ― (上) 正常发展时带有黑色素; (下) 加入苯硫脲后变成透明

在令胚胎变得透明的过程中,他却发现一个奇怪现象。“抑制斑马鱼胚胎黑色素的同时,自噬水平亦告提高。我们於是寻根究柢,最终发现以往在细胞使用苯硫脲的方法,原来本身会引致细胞自噬。“

 

“这便意味著,使用这个模式进行任何与细胞自噬相关的研究,譬如癌症研究,其实本身已存在问题。“

 

这项发现的主要启示,是以往无数利用苯硫脲对斑马鱼胚胎进行的研究,其结果有可能失效;马博士表示:“它可能遮掩或干扰研究人员的研究。“

 

订立新标准

马博士的研究在国际学术期刊《自噬》(Autophagy)2020 年4 月号发表,该期刊为业内最具影响力的期刊。月内,其研究多次被其他科研人员引用,在细胞生物学类别193 篇文章中排名第14 位。

 

“期刊接纳及刊登论文的主要原因,是这项发现让科研界知道,大家不可继续使用苯硫脲 ―― 我们应该避免在进行与自噬有关的研究上,使用这种化学物。“

 

因著马博士的发现,《自噬》期刊总编辑特地邀请他共同制定以斑马鱼胚胎进行自噬研究的最新国际指引,相关指引每三至四年进行一次修订。

 

同时,我们还需要进行更多研究,以充分掌握自噬过程。马博士续称:“自噬对於杀灭癌细胞有重要作用,并在研发崭新治疗方法上扮演难以取代的角色。现在我们知道,自噬过程远较之前想像为复杂。“

 

随著指引生效,马博士希望其他科研人员竭力探索更有效抑制黑色素而不会影响自噬过程的方法,有助采用独特的斑马鱼研究模式,为包括癌症在内的各种致命疾病寻找新疗法。