線(xiàn)粒體的健康狀況，會(huì)影響人體器官的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。線(xiàn)粒體“衰竭”如何治療，目前仍是難題。如果能夠?qū)⒔】稻€(xiàn)粒體高效移植到患者體內(nèi)的病變細(xì)胞或組織中，或能讓衰老的器官再次煥發(fā)新生，甚至可以治療因線(xiàn)粒體遺傳或缺陷而導(dǎo)致的多種重大疾病。

近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出一種全新的高效線(xiàn)粒體膠囊移植技術(shù)，通過(guò)將健康的線(xiàn)粒體“打包裝箱”到囊泡中，首次實(shí)現(xiàn)了向細(xì)胞和組織的安全高效“快遞”。這一線(xiàn)粒體膠囊移植技術(shù)，顯著改善了帕金森癥、利氏綜合征以及線(xiàn)粒體DNA缺失綜合征等疾病癥狀。

▲圖片由AI生成

01

細(xì)胞里的 “發(fā)電站”

人體由細(xì)胞組成，而線(xiàn)粒體就是細(xì)胞的“發(fā)電站”，負(fù)責(zé)源源不斷地把養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)所需的能量。線(xiàn)粒體也是人體細(xì)胞中唯一具有基因組的細(xì)胞器。

線(xiàn)粒體基因突變，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的線(xiàn)粒體遺傳病，但長(zhǎng)期以來(lái)，醫(yī)生們只能“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，對(duì)癥狀進(jìn)行管理，卻無(wú)法從根本上修復(fù)出問(wèn)題的線(xiàn)粒體。

線(xiàn)粒體功能障礙，是衰老及帕金森病等神經(jīng)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(xiàn)粒體引發(fā)的疾病，就需要重建細(xì)胞內(nèi)健康的線(xiàn)粒體。

02

“快遞”健康線(xiàn)粒體

重建健康的線(xiàn)粒體，移植或是有效的方法。

線(xiàn)粒體移植面臨的關(guān)鍵難題，是如何把線(xiàn)粒體高效導(dǎo)入細(xì)胞，并保持其活性。

研究團(tuán)隊(duì)利用紅細(xì)胞的細(xì)胞膜囊泡做成“膠囊殼”，把健康線(xiàn)粒體包裹起來(lái)，做成直徑約千分之一毫米的“線(xiàn)粒體膠囊”，成功實(shí)現(xiàn)移植線(xiàn)粒體與細(xì)胞自身線(xiàn)粒體融合，并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期存活。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯示，使用“線(xiàn)粒體膠囊” 投遞效率極高，約80%的目標(biāo)細(xì)胞成功“簽收”了供體線(xiàn)粒體。

更關(guān)鍵的是，這些外來(lái)線(xiàn)粒體進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)主動(dòng)融合，在細(xì)胞里“安家落戶(hù)”，持續(xù)發(fā)揮功能，補(bǔ)償細(xì)胞代謝障礙和功能缺陷。

針對(duì)多種線(xiàn)粒體DNA突變患者細(xì)胞中同時(shí)存在健康線(xiàn)粒體和病變線(xiàn)粒體的問(wèn)題，試驗(yàn)結(jié)果顯示，移植健康的線(xiàn)粒體成功“上崗”后，細(xì)胞內(nèi)病變線(xiàn)粒體的比例顯著下降，瀕死的細(xì)胞能量代謝迅速恢復(fù)，基因缺陷被完美“代償”。

▲線(xiàn)粒體膠囊移植示意圖

03

修復(fù)“病細(xì)胞”有新法

基于以上技術(shù)突破，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了帕金森癥、利氏綜合征以及線(xiàn)粒體DNA缺失綜合征等多個(gè)疾病動(dòng)物模型。

在帕金森癥小鼠模型中，將線(xiàn)粒體膠囊遞送至病變腦區(qū)后，有效阻止了神經(jīng)元的持續(xù)死亡，恢復(fù)了腦區(qū)線(xiàn)粒體的正常功能，并顯著改善了模型小鼠的運(yùn)動(dòng)能力，使其幾乎恢復(fù)至正常水平。

在線(xiàn)粒體遺傳疾病小鼠模型中，線(xiàn)粒體膠囊治療顯著延長(zhǎng)了其生命，解決了疾病小鼠多個(gè)器官的功能衰竭問(wèn)題。

這項(xiàng)研究不僅建立了一套高效安全的線(xiàn)粒體移植技術(shù)體系，同時(shí)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提出了新的“細(xì)胞器治療”策略，為眾多由線(xiàn)粒體功能障礙引起的難治性疾病，開(kāi)辟了全新的治療思路。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院

責(zé)任編輯：曹旸