澳門大學健康科學學院副教授劉子銘的研究團隊和以色列理工學院教授Yehuda G. Assaraf、南方醫科大學珠江醫院主任醫師曾寧的團隊合作，首次發現並系統闡明了DNA聚集時會發出紅色的螢光，還證實了這種螢光可不用添加標記，就能靠它判斷細胞是否死亡、衰老，還能檢測出膿毒症，是個通用的光學標誌物。這一發現具有雙重意義：一是找到全新的分子標記（molecular marker），有助更精準地識別細胞問題和病症；二是發現細胞裡的溶酶體中如果堆積了大量DNA，是細胞變老、走向死亡的一種特有表現形式（phenotype），相關研究成果已刊登於生物醫學期刊 《Theranostics》。

細胞死亡與衰老是維持生物體穩態、發育和應對外界刺激的核心生命過程，即時原位的動態監測對於基礎研究和臨床診斷至關重要。然而，當前用於監測該過程的螢光技術通常依賴外源性探針，存在侵入性、細胞毒性、無法適用於活體和三維類器官模型等局限性。

研究團隊最初在凋亡細胞中意外發現了一種能被1060nm雙光子激發的紅色自發螢光（峰值約600 nm）。為探明其來源和機制，團隊通過一系列實驗展開了深入探究。首先，通過溶酶體分離、高通量測序和光物理學分析，研究證實該信號主要來源於進入溶酶體的線粒體DNA（mtDNA）。

為解析其完整的生物學通路，研究團隊進一步發現，細胞在應激狀態下釋放至胞漿的mtDNA，會通過ESCRT（內體分選複合物）介導的微自噬（microautophagy）途徑被轉運至溶酶體。在溶酶體特有的酸性環境下，DNA雙螺旋結構解鏈為單鏈，並發生分子聚集，從而產生一種聚集誘導發光（Aggregation-Induced Emission, AIE）效應，最終“點亮”了細胞死亡過程。

該研究進一步驗證了這一信號的普適性，發現在凋亡、鐵死亡、壞死性凋亡、焦亡等多種細胞死亡模式以及細胞衰老過程中，均能穩定觀測到此紅色螢光信號。更重要的是，團隊成功將該技術應用於活體模型，不僅實現了對秀麗隱杆線蟲（C. elegans）衰老進程的無創監測，還在小鼠膿毒症模型和人類膿毒症患者血漿樣本中檢測到增強的螢光信號，展示了其作為疾病診斷標誌物的巨大潛力。

該研究的意義在於首次將DNA在溶酶體內的聚集與其AIE螢光特性直接關聯，為細胞死亡和衰老研究領域提供了全新的、無需任何標記的內源性光學報導系統。 這一發現突破了傳統檢測方法的瓶頸，為在活體、類器官等複雜系統中即時、動態地追蹤細胞命運提供了強大的視覺化工具。未來，研究方向將重點探索該技術在衰老、核酸代謝失調相關疾病、腫瘤耐藥性監測等領域的應用潛力，有望為這些重大疾病的機理研究和早期診斷帶來革命性的新方法。

該研究共同通訊作者為劉子銘、Yehuda G. Assaraf、曾寧、澳大健康科學學院研究助理教授徐昌活及博士後鄭偉明，第一作者為澳大健康科學學院博士生胡益靈。澳大健康科學學院講座教授沈漢明、副教授張紅杰、研究助理王曉燕、動物研究核心實驗中心，及澳大中華醫藥研究院教授陳修平亦為研究作出關鍵貢獻。該項目由澳門特別行政區科學技術發展基金（檔案編號：0002-2022-AKP、0024/2021/APD、0003/2023/RIC、0013/2023/RIC、0054/2024/RIB1、0038/2024/ITP2、0131/2024/RIB2）和澳門大學（檔案編號：MYRG-CRG2022-00009-FHS、MYRG-GRG2023-00053-FHS-UMDF）資助。全文可瀏覽：https://www.thno.org/v16p1063.htm 。

 

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