高效又可靠！科學家破解線粒體移植難題 | 科技前線

線粒體的健康狀況，會影響人體器官的正常運轉。線粒體“衰竭”如何治療，目前仍是難題。如果能夠將健康線粒體高效移植到患者體內的病變細胞或組織中，或能讓衰老的器官再次煥發新生，甚至可以治療因線粒體遺傳或缺陷而導致的多種重大疾病。

近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院等研究團隊，開發出一種全新的高效線粒體膠囊移植技術，通過將健康的線粒體“打包裝箱”到囊泡中，首次實現了向細胞和組織的安全高效“快遞”。這一線粒體膠囊移植技術，顯著改善了帕金森癥、利氏綜合征以及線粒體DNA缺失綜合征等疾病癥狀。

▲圖片由AI生成

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細胞里的 “發電站”

人體由細胞組成，而線粒體就是細胞的“發電站”，負責源源不斷地把養分轉化為生命活動所需的能量。線粒體也是人體細胞中唯一具有基因組的細胞器。

線粒體基因突變，會導致嚴重的線粒體遺傳病，但長期以來，醫生們只能“頭痛醫頭，腳痛醫腳”，對癥狀進行管理，卻無法從根本上修復出問題的線粒體。

線粒體功能障礙，是衰老及帕金森病等神經退行性疾病和代謝疾病的重要病因。因此，如果希望根治由線粒體引發的疾病，就需要重建細胞內健康的線粒體。

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“快遞”健康線粒體

重建健康的線粒體，移植或是有效的方法。

線粒體移植面臨的關鍵難題，是如何把線粒體高效導入細胞，并保持其活性。

研究團隊利用紅細胞的細胞膜囊泡做成“膠囊殼”，把健康線粒體包裹起來，做成直徑約千分之一毫米的“線粒體膠囊”，成功實現移植線粒體與細胞自身線粒體融合，并實現長期存活。驗證實驗顯示，使用“線粒體膠囊” 投遞效率極高，約80%的目標細胞成功“簽收”了供體線粒體。

更關鍵的是，這些外來線粒體進入細胞后會主動融合，在細胞里“安家落戶”，持續發揮功能，補償細胞代謝障礙和功能缺陷。

針對多種線粒體DNA突變患者細胞中同時存在健康線粒體和病變線粒體的問題，試驗結果顯示，移植健康的線粒體成功“上崗”后，細胞內病變線粒體的比例顯著下降，瀕死的細胞能量代謝迅速恢復，基因缺陷被完美“代償”。

▲線粒體膠囊移植示意圖

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修復“病細胞”有新法

基于以上技術突破，團隊構建了帕金森癥、利氏綜合征以及線粒體DNA缺失綜合征等多個疾病動物模型。

在帕金森癥小鼠模型中，將線粒體膠囊遞送至病變腦區后，有效阻止了神經元的持續死亡，恢復了腦區線粒體的正常功能，并顯著改善了模型小鼠的運動能力，使其幾乎恢復至正常水平。

在線粒體遺傳疾病小鼠模型中，線粒體膠囊治療顯著延長了其生命，解決了疾病小鼠多個器官的功能衰竭問題。

這項研究不僅建立了一套高效安全的線粒體移植技術體系，同時在再生醫學領域提出了新的“細胞器治療”策略，為眾多由線粒體功能障礙引起的難治性疾病，開辟了全新的治療思路。

來源：中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院

責任編輯：曹旸