Cell！中科院劉興國/廣州醫科大學龍琪為帕金森病和遺傳性線粒體疾病帶來新希望

線粒體作為細胞的“動力工廠”，其功能異常與多種重大疾病密切相關，包括神經退行性疾病、糖尿病、肝病等。線粒體疾病是一類獨特的遺傳性疾病，每5000人中就有超過1人患病，可由線粒體DNA突變或核基因缺陷引發。目前，這類疾病的治療主要集中于緩解癥狀，而非解決根本的生化缺陷。盡管基因治療和基因編輯取得了一定進展，但在效率、安全性和倫理問題上面臨挑戰。線粒體移植技術具有巨大潛力，但如何高效地將外源線粒體遞送至目標細胞或組織一直是未解難題。

2026年3月18日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院劉興國研究員團隊與廣州醫科大學龍琪教授等合作在《Cell》期刊發表了題為《Transplantation of encapsulated mitochondria alleviates dysfunction in mitochondrial and Parkinson's disease models》的研究論文。這項研究創新性地開發了一種利用紅細胞膜囊泡包裹線粒體的移植方法，在細胞和動物模型中成功挽救了線粒體功能缺陷。

研究團隊受細胞間線粒體轉移現象的啟發，開發了一種利用紅細胞來源的質膜囊泡包裹線粒體的新方法。他們將供體細胞中分離的線粒體與紅細胞膜混合，制備出直徑約1微米的“線粒體囊泡”。與游離線粒體相比，這種包裹后的線粒體具有更高的膜電位和ATP水平，表明其活性得到有效維持。當將囊泡與受體細胞共孵育后，供體線粒體能夠高效進入細胞，約80%的細胞可檢測到供體線粒體的存在。進一步追蹤發現，移植后的線粒體能夠在受體細胞中形成管狀網絡，并與內源線粒體發生融合，最終完全整合到現有的線粒體網絡中。

在驗證了移植效率后，研究團隊將目光投向了疾病模型的治療。他們首先在線粒體DNA缺失的ρ0細胞中進行了嘗試，發現線粒體囊泡治療能夠顯著恢復細胞的線粒體DNA拷貝數，并重建線粒體轉錄本的表達。氧耗率檢測結果顯示，經過治療的ρ0細胞其基礎呼吸、最大呼吸和ATP產生能力均得到明顯改善。針對攜帶常見致病性m.3243A>G突變的患者來源成纖維細胞，線粒體囊泡治療同樣能夠有效恢復線粒體功能，包括提高呼吸鏈復合物活性、增加線粒體膜電位，并改善細胞在應激條件下的存活能力。

研究進一步在動物模型中驗證了該療法的有效性。在模擬線粒體DNA耗竭綜合征的Dguok基因敲除小鼠中，通過靜脈注射線粒體囊泡顯著延長了小鼠的生存期，改善了肝功能指標。血清ALT和AST水平顯著下降，肝臟組織形態和線粒體DNA含量得到部分恢復，呼吸鏈復合物活性也有明顯提升。對于Leigh綜合征的Ndufs4基因敲除小鼠模型，線粒體囊泡治療延緩了疾病進展，小鼠的運動能力如轉棒測試和曠場實驗表現均優于對照組，生存時間顯著延長。

最令人矚目的是在帕金森病小鼠模型中的治療效果。研究團隊使用MPTP誘導的帕金森病小鼠模型，通過靜脈注射線粒體囊泡，觀察到腦內黑質和紋狀體區域的多巴胺能神經元數量顯著增加，運動功能障礙得到明顯改善。線粒體功能檢測顯示，治療組小鼠腦區的呼吸鏈復合物I、II+III和IV活性均有所恢復，線粒體DNA拷貝數和相關轉錄本水平也趨于正常。當采用立體定向注射將線粒體囊泡直接遞送至腦內目標區域時，治療效果更加顯著，進一步證實了該方法的治療潛力。

本研究是中國科學院廣州生物醫藥健康研究院、廣州醫科大學、中國科學院深圳先進技術研究院、中國科學院香港創新研究院再生醫學與健康創新中心、中國科學院生物物理研究所、天府錦城實驗室、廣州中醫藥大學、香港中文大學、山東農業大學、鄭州大學、云南大學等多個研究組合作完成。劉興國研究員、龍琪教授為本論文的共同通訊作者。杜世偉、龍琪、周艷雙、符江琴為本文共同第一作者。

READING

BioPeers

歡迎關注本公眾號，所有內容歡迎點贊，推薦??，評論，轉發~

如有錯誤、遺漏、侵權或商務合作請私信小編~~

歡迎大家投稿課題組 研究進展 、招聘及招生宣傳~

所有文章只為科普、科研服務，無商業目的~