生物医学研究人员可能已发现一种阻止甚至逆转细胞能量生产衰退的方法——这一发现可能在医学领域产生革命性影响。
德克萨斯农工大学生物医学工程系的阿基莱什· K·加哈瓦教授与博士生约翰·苏卡尔及其研究团队，开发出一种为受损细胞提供新线粒体的技术，使能量输出恢复至原有水准，并显著提升细胞健康。
线粒体衰退与衰老、心脏病及神经退行性疾病相关。 增强人体自然替换磨损线粒体的能力，或可对抗所有这些疾病。
当人类细胞衰老或因阿尔茨海默病等退行性疾病、化疗药物等有害物质损伤时，其能量生产能力开始下降。 罪魁祸首是线粒体数量减少——线粒体是细胞内负责产生大部分细胞能量的微小类器官结构。 从脑细胞到肌肉细胞，随着线粒体数量下降，细胞健康也随之恶化，直至无法执行正常功能。
发表在《美国国家科学院院刊》上的这项研究，采用微观花状颗粒
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（称为“纳米花”）与干细胞的组合。 在纳米花存在下，干细胞产生的线粒体数量达到正常水准的两倍。 当这些增强型干细胞被置于受损或衰老细胞附近时，它们会将多余线粒体转移至受损邻居细胞。
获得新线粒体后，先前受损的细胞重新恢复了能量生产和功能。 这些重焕活力的细胞表现出能量水平恢复，并能抵抗细胞死亡，即使暴露于化疗药物等损伤性物质后亦然。
“我们训练健康细胞将其备用’电池’分享给较弱的细胞，”生物医学工程教授加哈瓦表示，“通过增加供体细胞内的线粒体数量，我们能说明衰老或受损细胞重获活力——无需任何基因改造或药物。 “
虽然细胞天然会交换少量线粒体，但经纳米花增强的干细胞（被昵称为“线粒体生物工厂”）转移的线粒体数量是未经处理细胞的两到四倍。
“效率提升数倍之多，远超我们预期，”论文第一作者苏卡尔表示，“这就像给老旧电子设备换上新电池包。 我们不是将其丢弃，而是将健康细胞中充满电的电池插入病变细胞。 “
现有其他提升细胞线粒体数量的方法存在显著缺陷。 药物需频繁重复给药，因其由小分子组成，会迅速从细胞中排出。 而较大纳米颗粒（直径约100纳米）能在细胞记忆体留更久，持续促进线粒体生成。 这意味着基于该技术的疗法可能只需每月给药一次。
“这是利用生物自身机制为衰老组织’充电’的早期但令人兴奋的一步，”加哈瓦表示，“若能安全增强这一自然电力共用系统，未来或可减缓甚至逆转部分细胞衰老效应。 “
这些纳米颗粒本身由二硫化钼制成，这
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是一种能在微观尺度呈现多种二维形态的无机化合物。 加哈瓦实验室是少数探索二硫化钼生物医学应用的团队之一。
干细胞的治疗潜力一直是组织再生前沿研究的热点。 利用纳米花增强干细胞能力，可能是让这些细胞发挥更优效能的下一步。
该方法的主要优势在于其潜在普适性。 尽管应用尚未完全探索，但原则上可治疗全身各组织功能丧失。
“你可以将这些细胞植入患者任何部位，”苏卡尔表示，“例如心肌病，可直接治疗心肌细胞——将干细胞直接注入或置于心脏附近; 若是肌肉萎缩症，可将其注射至肌肉中。 该方法在应用范围上极具前景，适用于广泛病例，而这仅是起点。 我们可以持续研究，每天发现新应用和疾病疗法。 “
本研究获得美国国立卫生研究院、韦尔奇基金会、国防部及德克萨斯癌症预防与研究所资助。 德克萨斯农工大学校长卓越基金和德克萨斯农工健康科学中心育种基金提供了额外支援。
