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胎兒異常是所有準父母都關心的問題，而胎兒異常又與胚胎在發育過程中的延伸、分裂等環節出問題有重要關連，然而箇中機理，科學界仍然所知甚少。

由香港大學（港大）機械工程系副教授林原博士帶領的研究團隊，利用胚胎伸長動力學揭示了導致胚胎異常伸長的原因，為相關疾病治療的新方案提供了重要線索。研究成果剛於國際權威學術期刊《科學進展》（Science Advances）發表。

研究人员之前對模式生物秀麗隱桿線蟲的研究發現，其胚胎在發育過程中可在胚胎壁肌肉和接縫細胞產生的收縮力的驅動下進行幾倍的伸長而不失去其結構完整性。近期的研究也顯示，秀麗隱桿線蟲胚胎的延伸過程，伴隨著細胞骨架顯著的各向異性化以及塑性的形變。然而，科學家仍然不清楚細胞各向異性和塑性回應是如何形成的，以及它們在胚胎發育中的角色。

林博士與其學生方超博士，魏茜博士以及邵雪盈博士的研究，首次在理論上闡明了細胞的主動收縮是如何觸發其內部肌動蛋白絲（F-actin）的定向排列，斷裂和重新捆綁（圖 1），從而導致細胞各向異性和塑性變形的出現以及胚胎內部壓力的升高並最終驅動其伸長。

鑑於許多人類胚胎疾病是由細胞內部結構缺陷及其異常力學行為引起的，通過闡明細胞內主動收縮力及其機械反應對胚胎伸長動力學影響的機制，研究結果為進一步加深對胚胎發育的基本理解邁出了重要一步。研究組所提出的理論框架也可以為設計此類疾病檢測或治療的新策略提供關鍵線索。

具體來說，研究小組發現肌動蛋白的逐漸重新排列必須與細胞內收縮力的增長同步發生以促使胚胎的延伸。這樣的伸長隨後被由肌肉細胞收縮觸發的胚胎壁塑性變形進一步維持。此外，該模型還預測在胚胎伸長開始前就預先建立的細胞各向異性對於整個過程的正確開展至關重要 - 任何肌動蛋白結構或成束動力學上的缺陷都會導致胚胎的異常發展，這些預測都與實驗觀察結果非常一致（圖 2）。

林博士領導的研究團隊是國際前沿的細胞力學研究小組之一，在揭示組織型變，細胞粘附，細胞遷移和力學傳遞等重要生命過程背後的物理機制，以及探索其在疾病檢測和組織工程等應用上，開展了一系列的研究工作。他們在研究中使用理論建模、大規模仿真以及尖端的微納米製造和表徵等實驗工具，研究著作在美國國家科學院院刊（PNAS）和物理評論快報（PRL）等主要國際學術期刊發表。

論文“Force-mediated Cellular Anisotropy and Plasticity Dictate the Elongation Dynamics of Embryos”連結：https://doi.org/10.1126/sciadv.abg3264

傳媒查詢：
機械工程系　林原博士（電話：3917 7955; 電郵：ylin@hku.hk）
工程學院　李美珊女士（電話：3917 8519; 電郵：leecelia@hku.hk）
工程學院　鄭繼鏗先生（電話：3917 1924; 電郵：hengc@hku.hk）