纳米技术新方法：为干细胞加载额外线粒体，为衰竭细胞"充电"

德州农工大学科学家利用纳米花增强的干细胞，向衰弱细胞输送额外线粒体，恢复其流失的能量并提升其在应激下的存活率。

德州农工大学的科学家表示，他们可能找到了一种方法来阻止甚至逆转细胞能量生产的衰退。

他们的方法是利用工程颗粒促使干细胞产生额外的线粒体，这些线粒体随后会移动到衰弱的细胞中，恢复其流失的能量。

这项工作可能影响针对衰老、心脏病和神经退行性疾病的治疗。

研究人员已将许多与年龄相关及退行性疾病与线粒体功能衰退联系起来。

随着细胞老化或遭受化学、疾病所致的损伤，它们会失去为自身功能提供动力的微小结构 —— 线粒体。一旦这种衰退加速，细胞健康便会急剧下降。

该团队测试了一种应对这种损失的方法。他们创建了由二硫化钼构成的微型花状颗粒，即"纳米花"。

当干细胞遇到这些颗粒时，它们会产生大约两倍于平常数量的线粒体。这些增强后的干细胞随后将多余的线粒体转移给功能受损的细胞。

生物医学工程教授阿基莱什·K·加哈尔瓦尔博士表示，这种方法训练健康细胞去支持较弱的细胞。"我们训练了健康细胞将它们多余的'备用电池'共享给较弱的细胞，"他说。

他补充道，增加供体细胞内的线粒体，有助于受损细胞恢复功能，而无需药物或基因改造。

增强细胞显示出强劲恢复力

经过升级的干细胞转移的线粒体数量是未经处理干细胞的两到四倍。

受损细胞吸收了这些线粒体，并恢复了能量输出。它们还表现出更强的应激抵抗能力。

暴露于该方法的细胞在经受通常会导致快速衰竭的类化疗损伤后存活了下来。

第一作者约翰·苏卡将这种效果比作更换故障电源。"这就像给一个旧的电子设备换上了新的电池组，"他说。

他解释道，这种方法并非丢弃衰弱的细胞，而是让研究人员能够将来自强壮细胞的"充好电"的线粒体"插入"到挣扎求存的细胞中。

现有增加线粒体的方法依赖于小分子药物，但这些药物会迅速从细胞中清除。

德州农工大学的这项技术使用更大的纳米颗粒，它们能在干细胞内停留更长时间，并持续触发线粒体的产生。

苏卡表示，早期数据表明可能只需每月给药一次，而非频繁治疗。

加哈尔瓦尔称这项工作是早期但充满希望的一步。"这是利用自身生物体质为衰老组织'充电'迈出的早期但令人兴奋的一步，"他说。

他指出，安全地增强这种天然的共享系统，可能有助于减缓甚至逆转某些衰老效应。

广阔的治疗潜力

研究人员表示，该方法可能适用于多种组织。干细胞在再生医学中本就扮演着核心角色。

用纳米花对其加以增强，可以扩展它们的能力。

苏卡表示，这种方法提供了灵活性。"你可以将这些细胞放置在患者体内的任何位置，"他说。
他解释道，研究团队可以针对心肌病靶向心脏，或为肌肉萎缩症患者直接注射到肌肉中。

他表示，这项工作可能在未来数年内催生新的疾病治疗方法。

这项研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。

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