德克萨斯A&M大学
德克萨斯A&M大学的生物医学研究人员报告称，他们可能找到了一种方法，可以阻止甚至逆转因损伤和衰老而导致的细胞能量损失。如果未来的研究证实了这一结果，这一发现可能会在医学领域改变多种疾病的治疗方法。
生物医学工程系的Akhilesh K. Gaharwar博士和博士生John Soukar，与该系同事们共同开发了一种技术，能够为受损细胞提供新鲜的线粒体。通过补充这些微小的能量生产者，该方法可以将细胞能量输出恢复到先前水平，并显著改善细胞整体健康状况。
线粒体功能下降与衰老、心脏病和多种神经退行性疾病相关。一种增强身体自然替换磨损线粒体能力的策略，理论上可同时解决上述所有问题。
当人类细胞因阿尔茨海默病等退行性疾病、化疗药物等有害物质影响而老化或受损时，其能量生成能力会持续下降。关键原因在于线粒体数量减少——这些细胞内类似器官的微小结构负责提供细胞所需大部分能量。无论在脑组织、心肌还是其他器官中，线粒体减少都会导致细胞功能减弱，最终无法执行基本生理功能。
纳米花将干细胞转变为线粒体供体
这项发表在《美国国家科学院院刊》的研究，将被称为"纳米花"的微观花形颗粒与干细胞结合。当干细胞暴露于这些纳米花时，其线粒体产量提升至常规水平的两倍。随后将增强后的干细胞置于受损或衰老细胞旁，它们会将额外线粒体传递给邻近的受伤细胞。
获得新线粒体后，先前受损的细胞能够恢复能量产生和正常活动。这些恢复活力的细胞不仅能量水平显著改善，对细胞死亡的抵抗力也增强，即使后续接受化疗等破坏性治疗仍保持稳定。
"我们训练健康细胞与较弱细胞共享'备用电池'，"生物医学工程教授Gaharwar表示，"通过增加供体细胞内线粒体数量，可帮助衰老或受损细胞恢复活力——无需任何基因改造或药物。"
尽管细胞天然具备交换少量线粒体的能力，但经纳米花处理的干细胞（研究团队将其描述为"线粒体生物工厂"）传递的线粒体数量达未处理干细胞的2至4倍。
论文第一作者Soukar指出："效率提升数倍远超预期。这就像为旧电子产品更换新电池组——我们不是丢弃故障设备，而是将健康细胞中充满电的'电池'植入病患细胞。"
使线粒体疗法持续更长时间
研究人员曾尝试多种方法增加细胞内线粒体数量，但往往存在局限。基于药物的方法依赖小分子，这些物质较快离开细胞，需频繁重复治疗以维持效果。相比之下，直径约100纳米的较大纳米粒子能持续停留于细胞内，更有效地刺激线粒体生成。因此，基于纳米花技术的疗法可能仅需每月施用一次。
Gaharwar强调："这是利用组织自身生物机制为衰老组织'充电'的早期突破。若能安全增强这种天然电力共享系统，未来或可减缓甚至逆转部分细胞衰老效应。"
二硫化钼纳米粒子在生物医学中的应用
纳米花由二硫化钼制成，这是一种可在微观尺度形成多种二维结构的无机化合物。Gaharwar实验室是少数探索二硫化钼生物医学应用的研究团队之一。
干细胞已在组织修复与再生前沿研究中发挥核心作用。利用纳米花提升干细胞效能，可能成为增强其未来治疗效果的关键步骤。
适用于多种组织的多功能方法
该技术最具前景的优势在于其灵活性。尽管仍处于早期阶段且需更多验证，理论上可应用于全身多种组织功能衰退的治疗。
Soukar解释道："可将细胞植入患者任意部位——心肌病治疗可直接将干细胞注入心脏或附近区域；肌营养不良症则可注射至肌肉组织。该方法适用范围极广，目前仅是起点，未来将持续发现新应用与疾病治疗方案。"
该项目获得美国国立卫生研究院、Welch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A&M大学校长卓越基金与健康科学中心种子基金提供额外支持。主要合作者包括该校研究人员Irtisha Singh博士、Vishal Gohil博士和Feng Zhao博士。
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