日本的甲南大學研究生院自然科學研究科的久原篤教授、山城芹奈（博士研究生）、太田茜特任研究副教授（研究當時）等人組成的研究團隊，根據線蟲分析揭示了銅離子誘導的細胞死亡「銅死亡」參與動物低溫死亡的現象。這一發現有望推動細胞與器官低溫保存技術的發展，相關研究成功已發表在期刊《Nature Communications》網路速報版的5月27日刊上。
圖1 研究概要（供圖：甲南大學）
銅死亡是細胞內銅離子過量蓄積所誘導的細胞死亡，於2022年被發現。據信其是通過在粒線體內引發代謝異常而導致細胞死亡的。
日本已連續多年出現低溫死亡人數超過中暑死亡人數的情況。另一方面，低溫致使細胞和機體死亡的機制尚未充分探明。
為此，此次研究團隊利用線蟲（C.elegans），分離出低溫耐性異常的突變體，對低溫條件下生存率降低的個體進行了篩選。
對分離出的突變體進行基因分析後，研究人員確定導致該表型的基因是哺乳類SLC46A3的相同基因，並將其命名為slcr-46.1。
研究還證實，該基因缺失突變體在低溫下的生存率顯著下降，而導入野生型的該基因可恢復其低溫耐性。通過讓該基因在突變體特定組織中進行表達的相關分析，研究還確認這種低溫耐受異常可以通過向嚥肌導入基因來恢復，並發現嚥肌中該基因的表達對於低溫耐性不可或缺。
此外，哺乳類相同基因導入突變體，可恢復其低溫耐性。且還發現該基因在哺乳類中也具備相同功能。
此前已有研究指出，小鼠的該基因與銅離子轉運相關，該基因缺失會擾亂銅穩定狀態，引發粒線體內銅的異常蓄積。為此，研究團隊針對突變體相較於野生株存在銅離子異常蓄積的可能性進行了探究。
研究人員使用響應銅離子的螢光探針觀察線蟲體內銅離子後，確認突變株嚥肌的銅離子蓄積量顯著高於野生株。低溫暴露後死亡的突變株，其嚥肌後端區域銅蓄積尤為顯著，表明該異常蓄積與突變體的低溫死亡相關。
為詳細調查該基因的細胞內作用，研究人員將其導入果蠅來源的培養細胞，檢測其胞內定位後，確認其定位於溶體膜。銅離子同樣定位於溶體內，證明該基因與哺乳類的該基因具有共通功能。當壓制性突變體的銅死亡相關基因功能後，其低溫下的生存率恢復。對野生株進行相同處理，其低溫耐性也有所提升。
同時，當使用銅螯合劑降低該突變體細胞內銅濃度時，其低溫耐性異常得以恢復。這表明，銅蓄積可能是導致突變體低溫死亡的因素。
此外，在低溫刺激下的突變體嚥肌中，觀測到粒線體異常聚集。這提示低溫死亡線蟲的粒線體正常代謝功能可能受損。研究還證實，將哺乳類細胞以低於常規溫度的條件培養時，銅死亡相關基因的表達量會上升。
已知部分癌細胞存在銅蓄積現象，該研究成果或有助於推動新型癌症治療方法的開發。
久原教授表示：「本研究全球首次揭示了銅離子誘導的新型細胞死亡‘銅死亡’參與動物的低溫死亡。這可能是線蟲乃至哺乳類細胞所共通的機制，本研究除有助於理解生物的低溫適應機制外，還有望應用於移植器官的低溫保存技術和細胞死亡控制等。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Cuproptosis inducers mediate cold lethality via SLCR-46.1 in C. elegans
DOI：10.1038/s41467-026-73498-y
