广州，又一新技术取得突破性成果！

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院联合广州医科大学等多家单位，在国际学术期刊《细胞》上发表突破性研究成果。研究人员开发出一种全新的高效线粒体胶囊移植技术，通过将健康的线粒体“打包装箱”到囊泡中，在国际上首次实现了向细胞和组织的安全高效“快递”。

这项研究在再生医学领域提出了新的“细胞器治疗”策略，为众多由线粒体功能障碍引起的难治性疾病开辟了全新的治疗思路，有望显著改善帕金森症、利氏（Leigh）综合征以及线粒体DNA缺失综合征等疾病的症状。

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细胞里的“发电站”

我们的身体是由一个个细胞组成的，而线粒体就是细胞的“发电站”，它作为细胞的能量工厂和代谢中心，负责源源不断地把养分转化为生命活动所需的能量。同时，线粒体也是人体细胞中唯一具有基因组的细胞器，拥有独立的DNA，在细胞生长、分化及衰老等生命过程中起着核心作用。

当线粒体发生基因突变，可能导致严重的线粒体遗传病，这种疾病的全球人口发病率超过1/5000。通过在胚胎水平进行线粒体置换可以成功干预线粒体DNA突变遗传病的代际传播，但无法治疗线粒体疾病患者本人。更重要的是，线粒体功能损伤是神经退行性疾病、代谢性疾病、心力衰竭等多种重大疾病的关键原因。

电镜下的线粒体胶囊 来源：中国科学院广州生物医药与健康研究院

长期以来，面对线粒体疾病，医生们只能“头痛医头，脚痛医脚”，对症状进行管理，却无法从根本上修复出问题的线粒体。究其原因，就是因为线粒体不像心脏、肾脏等器官一般，可以通过移植来改善。

线粒体“衰竭”如何治疗则一直是学界的难题。如果能够高效地把线粒体移植到患者体内病变细胞或组织中，并保持其活性，就能治疗因线粒体遗传或缺陷而导致的重大疾病，让衰老的器官也能再次焕发活力。

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“快递”健康线粒体

重建健康的线粒体，移植或是有效的方法。而线粒体移植面临的关键难题，是如何把线粒体高效导入细胞，并保持其活性。

研究团队为了解决这一难题，开创性地利用红细胞的细胞膜囊泡做成“快递箱”，把健康线粒体包裹起来，做成直径千分之一毫米的“线粒体快递”。这些“快递箱”不仅能在传递运输中保护线粒体，还能像“通行证”一样帮助它穿过细胞的防御系统，顺利进入细胞内部，并与细胞自身线粒体融合，实现长期存活。

验证实验显示，裸露线粒体的移植导入效率低于5%，而使用“线粒体胶囊”投递效率极高，约80%的目标细胞成功“签收”了供体线粒体。在功能验证实验中，“线粒体胶囊”挽救了线粒体DNA完全缺失的ρ0细胞，使其恢复了线粒体DNA编码基因的转录，恢复线粒体膜电位以及有氧呼吸。

“线粒体胶囊”移植也成功降低了线粒体遗传病患者细胞的线粒体DNA大片段缺失，以及MELAS综合征患者细胞中的线粒体DNA点突变（m.3243A>G），患者细胞受损的有氧呼吸链复合物活性得到了恢复，细胞活力得到提升。

线粒体胶囊移植策略图 来源：中国科学院广州生物医药与健康研究院

更关键的是，这些外来线粒体进入细胞后会主动融合，在细胞里“安家落户”，持续发挥功能，补偿细胞代谢障碍和功能缺陷。

研究团队针对多种线粒体DNA突变患者细胞进行测试。这些细胞同时存在着健康线粒体和病变线粒体，就像“正常发电站”和“故障发电站”混合在一起。测试结果显示，移植健康的线粒体成功“上岗”后，细胞内病变线粒体的比例显著下降，濒死的细胞能量代谢迅速恢复，基因缺陷被完美“代偿”。

线粒体胶囊移植过程图 来源：中国科学院广州生物医药与健康研究院

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修复“病细胞”有新法

基于以上技术突破，研究团队构建了帕金森症、利氏综合征以及线粒体DNA缺失综合征等多个疾病动物模型。

在帕金森症小鼠模型中，将线粒体胶囊递送至病变脑区后，有效阻止了神经元的持续死亡，恢复了脑区线粒体的正常功能，并显著改善了模型小鼠的运动能力，使其几乎恢复至正常水平。

在利氏综合征小鼠模型中，“线粒体胶囊”移植显著提升小鼠的运动能力，有效延长其寿命，恢复毛发生长。

在线粒体遗传疾病小鼠模型中，“线粒体胶囊”移植能够拯救肝细胞中线粒体DNA的耗竭，改善肝脏代谢功能。这一系列研究为神经退行性疾病、线粒体遗传病等疾病的治疗提出全新有效方案。

“线粒体胶囊”移植显著缓解线粒体疾病和帕金森症模型动物的功能障碍 来源：中国科学院广州生物医药与健康研究院

这项研究不仅建立了一套高效安全的线粒体移植技术体系，同时在再生医学领域提出了新的“细胞器治疗”策略。再生医学的“细胞治疗”是通过移植整个细胞来修复组织，而该团队实现的“细胞器治疗”技术作为先进生物治疗技术前沿——直接移植细胞内的功能性“器官”来修复病变细胞。

这意味着，未来或许可以将健康的线粒体作为一种“药物”，直接“投递”到患者体内，修复病变组织和病变器官的功能，为众多由线粒体功能障碍引起的难治性疾病开辟了全新的治疗思路。

参考来源

广东科技《中国科学家发明线粒体移植新技术，开辟重大疾病“细胞器治疗”新策略》

https://mp.weixin.qq.com/s/Vn3OWehyeC2_pYNEbnmTlw?click_id=66

中科院之声《高效又可靠！科学家破解线粒体移植难题 | 科技前线》

https://mp.weixin.qq.com/s/hyUiOW9u2DYG6vlf9d7oTg?click_id=67

中国科学院广州健康院《Cell | 广州健康院合作发明线粒体移植新技术，开创重大疾病的“细胞器治疗”新策略》

https://mp.weixin.qq.com/s/7GvqfxtrKTqx-ozZSPw1FQ?click_id=68

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