走入陳振輝的辦公室,牆面掛著好幾幅顯眼的斑馬魚實驗圖像,門邊不起眼的地方掛著一幅暗褐色插畫海報。海報上的字體百變,藏身魚肚。細細讀,單字組合成句:只有死魚才會隨波逐流(Only Dead Fish Go with Flow)。
黑框眼鏡、合身格紋襯衫,中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝說話輕聲細語、贅字甚少,有著我們熟悉的學者形象。但往下聽,不難聽出他對研究的執著與熱情。綿綿話裡藏著狠勁,與海報那行字相互映照。
陳振輝是真的狠。2010年,他在美國杜克大學做博士後研究,早晚各花三小時挺著背痛用顯微鏡觀察斑馬魚,一挺就是兩個月。有回背劇烈疼痛終於站不起來,送急診開藥打針才緩解。
陳振輝
- 出生/1977年
- 現職/中研院細胞與個體生物學研究所助研究員
- 學歷/美國達特茅斯學院遺傳所博士
- 經歷/美國杜克大學細胞生物學實驗室博士後研究員
憑著這股拚勁,陳振輝與陳潔瑩等團隊夥伴前年意外發現細胞分裂的新方式:無合成分裂。
在既有的「有絲分裂」與「減數分裂」外,提出第三種細胞分裂方式,顛覆180年來的發現。
研究成果成功在今年4月登上國際期刊《自然》(Nature),不僅獲專文推薦,文章下載量也在兩個月內突破三萬。中研院分享該研究的臉書貼文,也罕見獲得上萬網友按讚支持。
「這很可能是典範轉移的開始,」中研院細生所所長李奇鴻分析,過去學界遵循的典範,一直以來都是細胞只有兩種分裂方式,陳振輝的研究很有機會開啟另一次典範轉移。
自比蓋101大樓 夢想畫再生藍圖
但這其實是一次意外發現。陳振輝的研究主題,原本是斑馬魚的再生研究。
今年45歲的陳振輝,大學畢業後原先考慮當醫檢師,幾經思考,因為不想過較為規律的人生,最終決定踏上學術研究之路。他的研究主題從中藥學的免疫研究、麵包黴菌的生理時鐘,最後轉到斑馬魚的再生研究。
為何最後選定再生?陳振輝回憶,當時翻遍期刊與文獻,一心想找可以研究一輩子的題目,渦蟲再生的研究吸引他的目光。
他看到渦蟲切成頭身尾三段後仍能各自長出完整的渦蟲,產生濃厚興趣。之後更有研究指出,渦蟲再切成279片後,也能重新長成個別完整的渦蟲,再生機制讓他深深著迷。「都21世紀了,我們對再生的瞭解還是很少。」他睜大眼睛說。
談再生,多數民眾較熟悉的代表可能是X戰警中的金剛狼,但現實世界中當然沒有金剛狼可以拿來實驗,他加入杜克大學細胞生物所教授波斯(Kenneth D. Poss)的實驗室,以斑馬魚作為實驗標的。
在這麼多有再生能力的脊椎動物中選定斑馬魚,陳振輝解釋,除了因為過往已累積豐富的相關文獻,也因為斑馬魚身體扁平、體積小、發育快,方便飼養與觀察。陳振輝在細生所的地下室就有上百個魚缸,養著上萬條斑馬魚。

有別於波斯實驗室中多數人選擇研究斑馬魚的心臟再生,陳振輝以尾鰭再生為研究主題,也期待藉此能應用到生物,甚至人的斷肢再生。
從斑馬魚到人體應用,過程當然還有漫漫長路要走。他自認目前對尾鰭再生的理解只有1%,但理解再生機制的過程無比重要。
一如101大樓要蓋成事先要有通盤規劃,畫上無數張設計藍圖。「每個細胞都是磚塊,我們要去好好解構,」陳振輝提到,研究團隊現在要做的,就是去理解出現傷口後細胞怎麼移動等問題,藉此找到應用在人體的可能。
意外發現 顛覆180年典範
儘管藍圖粗估只畫了1%,但陳振輝強調,探索這1%的過程中有許多重要且有趣的發現。觀察到細胞的無合成分裂就是一次意外收穫。
為了觀察斑馬魚的再生過程,陳振輝研發多顏色活細胞標誌工具(Palmskin):魚卵被打入設計過的基因組以表現不同顏色的螢光蛋白,斑馬魚在成長過程中,長出的表皮細胞就可以被標誌上近百種顏色。研究團隊能根據同顏色細胞的分裂狀況,即時且精準地追蹤皮膚上每一顆細胞的動態變化。
斑馬魚的皮膚細胞可分為表皮幹細胞和已分化的表皮細胞。按照常理,前者會分裂增生並長期存在,後者不會分裂增生且在短時間內就會被代謝掉。但陳振輝的學生、該研究的第一作者陳潔盈卻發現,後者已分化的細胞在斑馬魚成長的特定階段竟同樣會分裂增生,顛覆既有想像。
觀察到這樣的現象,陳潔盈直言困擾了將近半年,團隊也做出許多假設與可能。摸索過程中,他們發現已分化的表皮細胞其分裂產生的子細胞,竟無需進行DNA的複製,不具有完整母細胞的DNA,因此提出了細胞無合成分裂的假說。

陳振輝解釋,之所以有這樣的現象出現,很可能是因為表皮細胞為了有效率地增加體表面積,以跟上幼魚快速成長的速度。他拿起桌上水藍色的氣球模擬解說:氣球一開始膨脹表面積還未有顯著增加,但到後期脹大後就會明顯增加。
顛覆百年想法 需要勇氣與開放心態
實驗過程艱辛,陳潔盈回憶,研究期間得每12小時就要麻醉一次幼魚,並用顯微鏡仔細拍攝觀察。偏偏細胞分裂常發生在晚上,凌晨兩三點留在實驗室是家常便飯。
要在身長0.5公分的幼魚上找到特定目標細胞並不容易,除了要讓幼魚處於同一姿勢,還要確保幼魚泡在麻醉藥效退後能順利醒來。已熟能生巧的他,一條魚平均仍要花五到十分鐘觀察,十幾條魚做下來動輒要花兩到三小時。
證明假說與投稿期刊的過程中,也受到審查委員的強烈挑戰。「一般來說,有三個委員,問20多個問題就很差不多了,」陳振輝比較,他們投稿卻遇到四位審查委員,問了將近60個問題。
陳潔盈提到,當時很懷疑自己要不要繼續實驗,是在陳振輝的鼓勵才堅持下去。審查委員問題既多且雜,其中一位要求他們觀察紀錄細胞當下分裂的過程,他們只好在無數個夜晚守著細胞分裂的黃金30分鐘。
經過近兩年半的時間,透過反覆實驗提供證據,在中研院化學研究所研究員許昭萍和顏清哲博士的跨域協助下,他們一一解除審查委員疑慮,終於在今年4月成功登上《Nature》期刊。
「顛覆百年想法,需要open minded,」李奇鴻補充,有這麼重大的發現很容易會自我懷疑,但陳振輝研究團隊可貴的地方,是能在保持開放心態的同時堅持下去,小心求證。
李奇鴻認為,他的成功給了台灣學界很大信心。相比國外大實驗室,陳振輝的研究團隊平均人數幾乎砍半,研究經費也少別人三到五倍,但一樣能有重大的基礎發現。
陳振輝的另一項優點,是不會刻意衝研究發表量。他比較,國內其他研究者勤於發表,文章容易流於淺碟;反觀陳振輝來中研院後發的文章真的很少,一隻手指都數得出來。數量上看似輸人家,但篇篇都有新意,每篇都是真寶石。
決不放棄 學灌籃高手拚戰精神
能有豐碩學術成果,是因為陳振輝並不在意挑戰難度,且只挑有興趣的做。
一般該領域的博士生,平均只要念約四年就可以畢業,陳振輝為了解答一個沒什麼研究者敢挑戰的、關於麵包黴菌感光蛋白的問題,硬是唸了六年。
連博士後研究,他也因為苦於做開創性研究,比別人多花了兩到四年不等的時間。
他解釋,過往細胞顏色標誌多用於固定組織,他的博後研究將此技術應用於活體細胞的移動,難度頗高。「過程有很多不順利跟打擊。」在他之前有兩位博後在實驗的前置階段:找適合的突變魚時都放棄。他咬牙堅持下來,讓他的研究成為學界首發。
面對這麼多挫折與質疑,陳振輝能保持樂觀一一挺過,原因竟和灌籃高手有關。
灌籃高手是他少數看過的漫畫。他回憶,漫畫中,湘北高中籃球隊隊長赤木對稱霸全國總是念茲在茲,讓他感動。
他細細描述漫畫的經典場面,一段在休息室裡赤木與球隊經理彩子的對話:「有次比賽扭傷腳,彩子警告赤木不能再上場。如果上場,很可能一輩子都不能再打籃球。但赤木堅持上場,説包好我要上去,腳廢也要打,因為要進軍全國,這場不能輸。」
語畢,他話鋒一轉彷彿赤木上身,放下受訪時反覆滾動把玩的原子筆,定睛、手指前方。「我們要稱霸全國。」他堅定地說,科學家到一定階段其實就和赤木的心態無異,要不計代價傾全力投入,有沒有成功已不重要。
把科學視為創作 失敗也是快樂
背負莫大責任與使命,聽來充滿壓力。但對陳振輝而言,學術之路不像赤木幾近苦行式的籃球訓練,更多時候他其實樂在其中,表示科學家工作並不冰冷枯燥,性質其實貼近更作家和藝術家,也鼓勵更多年輕人子投入基礎學術行列。
他解釋,設計研究工作,注入自己的創意以滿足好奇心,進一步表達觀點,最後再將研究成果與世界共享,與全球讀者連結,帶給他莫大滿足。
他認為生物科學還有太多未知領域待探索,實驗過程彷彿英雄旅程,不斷挑戰與克服的過程中總是充滿驚喜,一如作家與藝術家不斷推出新創作。
他的博士後指導老師波斯,也在他身上發現了幾近無可救藥的樂觀心態,直指他已是細胞再生學界的新一代年輕領袖。
「他真的不怕任何挑戰,就是試了再說。」與他共事六年的波斯觀察,陳振輝總是不計代價地投入每項實驗計畫,遇到意外的結果也可以保持正向,從中找到新意。多顏色活細胞標誌工具和這次的細胞無合成分裂,就是在這樣的堅持下才有的重大發現。
樂觀到底,連失敗都讓陳振輝快樂。
「科學家不會真的失敗。」在外界眼中,做學術工作可能很常碰壁,但那些失敗與不順利對他來說都是成長契機,讓他能用不同角度審視研究成果。這次能有重大發現,一樣是靠過去經驗的累積。
學術如接力一棒接一棒,他提到成功不必在他,但一旦投入便是全力以赴。縱使失敗虐他千百度,也不喊放棄,不當死魚。雖然做不成他演講時常舉的再生案例金鋼狼,被磨去的心智總能一次次再生。
待風浪過去,又是一尾逆流活魚。
(責任編輯:張玟榕)