香港大學與西澳大學等院校合作，研發了一套結合穩定同位素示蹤、電子顯微鏡、納米二次離子質譜（NanoSIMS）的高解析度成像平臺，在活體骨組織中以納米尺度直接追蹤成骨細胞的精確動向，及骨基質如何被局部重塑，為理解骨骼老化、骨質疏鬆及其他骨病中的細胞代謝失衡提供了新的直接證據。研究成果已刊於《美國國家科學院刊》。

論文：

• https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2533109123

研究背景

過去對骨形成的理解，多來自間接生化分析或較低解析度的組織學觀察。由於骨組織本身高度礦化，研究人員很難在完整活體環境中同時觀察細胞如何利用營養、亞細胞器如何參與代謝，以及新舊骨基質如何在空間上相互組織與轉換。

研究成果

西澳大學生物醫學學院 Kai Chen 博士、香港大學化學系蔣海波博士共同領導團隊，建立了一個綜合成像平臺，結合了穩定同位素標記、電子顯微鏡、以及納米二次離子質譜（NanoSIMS）技術，在活體骨組織中以納米尺度追蹤膳食氨基酸的去向，並將元素分佈、同位素摻入、細胞超微結構連結起來。

研究發現，成骨細胞對口服氨基酸的反應速度遠比過往認知的更快。實驗顯示，膳食氨基酸在口服後數分鐘內，便被成骨細胞納入其亞細胞器中；其後，這些標記氨基酸會在數小時內沉積到新形成的細胞外骨基質中。

多日示蹤顯示，新沉積形成的骨基質在空間上與骨細胞突起（osteocyte process）結構密切相關。細胞磷信號與早期成骨細胞氨基酸摻入相關。

示蹤又顯示，成熟骨細胞－破骨細胞界面處，存在局部基質周轉，包括骨細胞相關的細胞周圍基質重塑，以及破骨細胞與新生、老化和混合基質區域的關聯。

團隊還發現，衰老與成骨細胞氨基酸摻入減少、基質沉積減少、骨細胞突起相關活性受損有關。

研究團隊

論文第一作者西澳大學的 Kai Chen 博士，他曾是蔣海波博士團隊的博士後研究員。共同通訊作者是 Kai Chen 博士、蔣海波博士。

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