美國德州農(nóng)工大學的研究人員找到了一種方法，通過為疲憊或受損的細胞提供新鮮的線粒體——這些為細胞生命提供能量的微小結構可以賦予它們新的活力。

團隊利用特殊的“納米花”增強干細胞，成功制造了額外的線粒體，并直接將其輸送到正在發(fā)育不佳的細胞中，恢復了它們的能量和韌性。

通過提供新鮮線粒體恢復能量

德克薩斯農(nóng)工大學的生物醫(yī)學研究人員報告稱，他們可能發(fā)現(xiàn)了減緩甚至逆轉細胞能量生產(chǎn)損失的方法——這一可能性可能影響醫(yī)學的許多領域。

Akhilesh K. Gaharwar博士和John Soukar博士與生物醫(yī)學工程系同事合作，開發(fā)出一種將新線粒體輸送到受損細胞的技術。這種方法將能量輸出恢復到早期水平，并顯著改善整體細胞健康。

線粒體衰退在衰老、心臟病和多種神經(jīng)退行性疾病中起作用。一種增強身體自然替代磨損線粒體能力的方法，有潛力對抗所有這些疾病。

為什么線粒體失效會傷害細胞

隨著年齡增長，或細胞因阿爾茨海默病等疾病或化療藥物等毒素暴露而受損，細胞逐漸失去產(chǎn)生能量的能力。這種下降與線粒體減少有關，線粒體是細胞內(nèi)產(chǎn)生大部分能量的微小結構。無論是在大腦、心臟還是肌肉中，線粒體數(shù)量減少會導致細胞功能衰竭，無法完成其基本任務。

納米花白色幫助健康細胞黃色將產(chǎn)生能量的粒體紅色傳遞給鄰近細胞

納米花將干細胞轉化為強效供體

這項發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的研究，使用了微觀的花狀顆?！Q為納米花——與干細胞結合使用。當干細胞接觸這些納米花時，它們產(chǎn)生的線粒體數(shù)量大約是平時的兩倍。一旦這些增強的干細胞被放置在受損或衰老的細胞附近，它們就會將多余的線粒體轉移到正在努力的鄰近細胞中。

接受細胞在接受新線粒體后恢復了能量產(chǎn)生和正常功能。即使后來暴露于化療藥物等有害物質(zhì)，它們也變得更能抵抗細胞的死亡。

生物醫(yī)學工程教授加哈瓦爾表示：“我們已經(jīng)訓練健康細胞與較弱的細胞共享備用細胞。通過增加供體細胞內(nèi)的線粒體數(shù)量，可以幫助衰老或受損的細胞恢復活力——無需任何基因改造或藥物?！?/p>

線粒體轉移的多倍增強

細胞自然交換少量線粒體，但經(jīng)過納米花處理的干細胞，稱為線粒體生物工廠，發(fā)射的線粒體數(shù)量是未處理細胞的兩到四倍。

研究人員稱，效率的提升遠超預期，這就像給一個老舊的電子設備換了個新電池。他們不是把它們?nèi)拥?，而是把“充滿電”的健康細胞插到病變的細胞里。

受體細胞（綠色）從健康供體細胞接收新的線粒體（紅色）。圖片來源：阿克萊什·K·加哈爾瓦爾博士

更持久的細胞療法

確實存在其他增加細胞內(nèi)線粒體數(shù)量的方法，但存在局限性?；谒幬锏姆椒ㄒ蕾囉诩毎锌焖偾宄男》肿?，這需要頻繁給藥。納米花是較大的納米顆粒（直徑約100納米），因此它們在細胞內(nèi)停留時間更長，并持續(xù)促進線粒體的產(chǎn)生。這表明基于該技術的治療可能只需每月一次。

這是利用自身生物機制為衰老組織充電的早期但令人振奮的一步，如果能安全地增強這種天然的權力分享系統(tǒng)，未來有望減緩甚至逆轉細胞的衰老。

納米花的構成

納米花由二硫化鉬組成，這是一種無機材料，可以在極小尺度上形成多種不同的二維結構。只有包括加哈瓦爾實驗室在內(nèi)的少數(shù)研究團隊在研究二硫化鉬在生物醫(yī)學上的應用。

擴展干細胞治療的功效

干細胞長期以來一直是組織修復和再生研究的核心。用納米花增強它們可以顯著提升其療效，并為治療各種疾病開辟新可能。

全身應用潛力這種方法的一個主要優(yōu)點是其靈活性。盡管該方法仍處于早期發(fā)展階段，但最終有望應用于許多功能喪失的組織。

它可以把細胞放到病人的任何地方，所以對于心肌病，你可以直接治療心臟細胞——把干細胞直接放在心臟或附近。比如，患有肌營養(yǎng)不良癥的病人，可以直接注射到肌肉中。它在各種方案中都很有潛力。