刘兴国/龙琪团队发现恐龙灭绝的“神秘元素”竟通过线粒体启动细胞返老还童

哺乳动物细胞内，线粒体与细胞核通过精密的双向互作，调控能量代谢、表观遗传重塑与细胞命运决定，是维持细胞正常生理功能的核心枢纽。刘兴国团队在国际上独辟蹊径，从线粒体信号传递【1-3】、代谢物输出【4-6】等角度，系统揭示了线粒体反向调控细胞核的全新模式，还发现线粒体部分信使 RNA 可借助细胞核中心法则完成蛋白翻译，阐明了二者中心法则交互使用的新机制【7】；同时研发线粒体胶囊移植新技术，实现动物在体高效线粒体移植，显著改善帕金森症、线粒体 遗传 疾 病 等的 症状【8】。

约6600万年前， 一道强光划破苍穹， 一 颗小行星撞击 地球，被认为 是 导致恐龙灭绝的主要原因。 铱作为微量元素在 地球 自 然界中极为稀少，白垩纪时期地球表面留存的富铱黏土层，是 这次 标志远古灾变的重要地质标记。 铱， 这一天外来 物“神秘元素” ， 在早期发育和干细胞命运中是否及如何作用仍然是一个谜。

近日 ，刘兴国/龙琪团队在 SCIENCE CHINA Life Sciences 发表题 为A new role of Iridium(III) Complexes in regulating pluripotency acquisition via mitochondrial remodulation的 论文 。该研究独辟蹊径，将金属有机化学与干细胞生物学、肿瘤学深度交叉，发现类原本用于抗癌的铱(III)配合物，作为新型线粒体靶向分子，通过调控线粒体分布与表观遗传修饰,快速打开体细胞“重返青春”为诱导多能干细胞（iPS）的大门；同时调控肿瘤干细胞干性。 该研究不仅揭示了铱 (III) 配合物调控线粒体 - 细胞核之间的信号交流 的全新模式，而且为 小分子化合物 诱导细胞命运提供了“金属离子 ” 的新 思路。

铱在现代医学尤其是肿瘤领域的应用日益广泛，其中铱（ III ）配合物作为新型抗癌分子，兼具强效抗癌活性与低毒性优势 。 研究团队聚焦体细胞重编程与肿瘤干细胞调控两大核心方向，系统开展了铱（ III ）配合物的功能与机制研究。在体细胞重编程领域，研究发现铱（ III ）配合物可显著提升小鼠体细胞向 iPSCs 的诱导效率，其核心作用靶点为线粒体：该配合物可特异性诱导线粒体向细胞核周围聚集，缩短线粒体与细胞核的信 号传递距离，增强线粒体 - 核通讯效率；同时促进线粒体 TCA 循环酶 Pdha1 的核转位（） ，驱动细胞代谢从氧化磷酸化向糖酵解转换 —— 这一代谢特征与多能干细胞的能量代谢模式高度契合，可显著增加乙酰辅酶 A 的生成量，为组蛋白乙酰化修饰提供充足底物。

进一步机制解析表明，铱（ III ）配合物诱导的 Pdha1 核转位的核心效应事件：通过 Pdha1 核转位与代谢重编程的协同作用，显著提升组蛋白 H3K9 、 H3K27 等关键位点的乙酰化水平，重塑多能性基因位点的染色质状态，促进 Oct4 、 Sox2 等核心多能性基因的转录激活，最终实现体细胞向多能干细胞的高效转换。

同时，研究团队意外发现铱（ III ）配合物具有上下文依赖的双重生物学功能：在肿瘤干细胞中，该配合物通过线粒体靶向作用诱导线粒体活性氧（ ROS ）高浓度累积，破坏线粒体动力学平衡，抑制肿瘤干细胞的自我更新能力与致瘤性；而在正常体细胞中，其诱导的低浓度 ROS 作为信号分子，可进一步促进线粒体核周分布与 Pdha1 核转位，协同提升重编程效率。这种 “ 促再生 - 抑癌 ” 双重功能，为再生医学与癌症联合治疗提供了全新的分子工具。

该研究阐明的 “ 铱（ III ）配合物 - 线粒体核周分布 -Pdha1 核转位 - 代谢 - 表观遗传重塑 ” 调控通路，是一种全新的细胞命运调控模式，不仅丰富了线粒体反向信号调控的理论体系，为金属配合物在再生医学 中 开辟了新路径 ，而且 拓展了铱（ III ）配合物的生物学功能边界，建立了金属配合物 作为小分子化合物诱导细胞分化 的 全新范式 。其次，该研究也为 肿 瘤干细胞靶向治疗难等关键科学问题提供了新靶点与新思路 ， 其 “ 促重编程 - 抑癌 ” 双重功能，有望开发为兼具组织修复与肿瘤治疗的多功能制剂，为癌症治疗后组织再生提供新策略 。 再次， 铱作为一种在地质历史上与恐龙灭绝事件相关的稀有元素， 其在表 观遗传调控中的新发现也为地球生命演化研究提供了有趣的联想 。

铱（ III ）配合物与线粒体的奇妙羁绊， 正是 “ 蒹葭苍苍白露霜，所谓铱人水一方 ” ， 所谓 “ 铱人 ” 便是靶向线粒体的铱（ III ）配合物，隔着细胞质的 “ 秋水 ” ，与细胞核遥遥相望； “ 线粒溯洄秋波起 ” ，铱（ III ）配合物诱导线粒体核周聚集 “ 溯洄 ” ，都是向细胞核传递调控信号的 暗送秋波 ；则喻指这一调控机制最终唤醒体细胞的多能性潜能，让细胞重获 “ 不老 ” 的再生活力 ，正是 “ 宛在不老泉中央 ” 。

本研究 是中国科学院广州生物医药健康研究院、广 州医科大学、 中山大学 、 中国科学院香港创新研究院再生医学与健康创新中心 等 多个研究组合作完成。 刘兴国研究员、龙琪教授为本论文的共同通讯作者。 吴昊 、 李伟 为本文共同第一作者。

参考文献：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-025-3300-x

制版人：十一

参考文献

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