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近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（下称“广州健康院”）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。
自带基因的线粒体也会有遗传病
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”，源源不断地把养分转化成生命活动的能量；同时，线粒体也是人体细胞中唯一具有基因组的细胞器。
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。同时，线粒体功能障碍也是衰老及帕金森病、老年痴呆、糖尿病等神经退行性疾病和代谢疾病的重要病因之一。
机制示意图。受访者 供图
机制示意图。受访者 供图
但长期以来，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。
研究团队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。
有望将线粒体变为药物
如今，研究团队围绕线粒体移植与疾病治疗取得三方面成果：
一是高效“签收”。研究发现，裸露线粒体的移植导入效率低于5%，而使用“线粒体快递”投递效率极高，高达约80%的目标细胞成功“签收”了新的线粒体。更关键的是，这些外来的线粒体进入细胞后，会主动和细胞原有的“线粒体网络”融合在一起，持续发挥功能，补偿细胞代谢障碍和功能缺陷。
二是精准“修正”。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。测试结果令人振奋——移植健康的线粒体被成功“签收”后，细胞里“故障发电站”的比例显著下降，细胞能量代谢得以迅速恢复。
三是重大疾病治疗。研究团队构建了帕金森症、利氏(Leigh)综合征以及线粒体DNA缺失综合征多个疾病动物模型。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。线粒体遗传疾病小鼠模型中，线粒体胶囊治疗显著延长了疾病小鼠的生命，挽救了多个器官的功能衰竭。
研究团队。受访者 供图
研究团队。受访者 供图
研究人员表示，该研究不仅建立了一套高效安全的线粒体移植技术体系，更成为了 “细胞器治疗”领域的标志性工作。未来，医生们有望将健康的细胞器（如线粒体）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。
南方+记者 钟哲
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