（纳米技术新闻）德克萨斯农工大学的生物医学研究人员可能发现了一种阻止甚至逆转细胞能量生产下降的方法——这一发现可能对医学领域产生革命性影响。生物医学工程系的阿基莱什·K·加哈瓦尔博士和博士生约翰·苏卡尔及其研究团队开发了一种新方法，可以为受损细胞提供新的线粒体，使能量输出恢复到先前水平，并显著提高细胞健康。
线粒体功能衰退与衰老、心脏病和神经退行性疾病相关。增强身体自然替换磨损线粒体的能力可能对抗所有这些疾病。
当人类细胞衰老或因阿尔茨海默病等退行性疾病，或接触化疗药物等有害物质而受损时，它们开始失去产生能量的能力。罪魁祸首是线粒体数量的减少——线粒体是细胞内小型类器官结构，负责产生细胞使用的大部分能量。从脑细胞到肌肉细胞，随着线粒体数量下降，细胞健康也随之下降，直到它们无法再执行其功能。
这项发表在《美国国家科学院院刊》（"纳米材料诱导的线粒体生物发生增强细胞间线粒体转移效率"）上的研究，使用了显微花状颗粒（称为"纳米花"）和干细胞的组合。在这些纳米花存在的情况下，干细胞产生的线粒体数量是正常水平的两倍。当这些增强型干细胞被放置在受损或衰老细胞附近时，它们将其多余的线粒体转移到受伤的邻近细胞。
有了新的线粒体，先前受损的细胞恢复了能量生产和功能。这些恢复活力的细胞显示出能量水平的恢复，并且即使在接触化疗药物等有害物质后，也能抵抗细胞死亡。
"我们已经训练健康细胞与较弱的细胞分享它们的备用电池，"生物医学工程教授加哈瓦尔说。"通过增加供体细胞内的线粒体数量，我们可以帮助衰老或受损细胞恢复活力——无需任何基因改造或药物。"
受体细胞（绿色）从健康供体细胞接收新线粒体（红色）。（视频：阿基莱什·K·加哈瓦尔博士提供）
虽然细胞自然会交换一些线粒体，但被称为"线粒体生物工厂"的纳米花增强型干细胞转移的线粒体数量是未经处理的干细胞的两到四倍。
"效率的数倍提升超出了我们的预期，"论文第一作者苏卡尔说。"这就像给旧电子产品换上新的电池组。我们不是丢弃它们，而是将来自健康细胞的充满电的电池插入到病变细胞中。"
其他增强细胞中线粒体数量的方法确实存在，但存在显著缺点。药物需要频繁重复给药，因为它们由较小的分子组成，会很快从细胞中被清除。而较大的纳米颗粒（直径约为100纳米）留在细胞内并继续在更大程度上促进线粒体的产生。这意味着基于该技术的疗法可能只需要每月给药一次。
"这是利用组织自身生物机制为衰老组织充电的早期但令人兴奋的一步，"加哈瓦尔说。"如果我们能够安全地增强这种自然的电力共享系统，它有一天可能有助于减缓甚至逆转细胞衰老的某些影响。"
这些纳米颗粒本身由二硫化钼制成，这是一种无机化合物，在微观尺度上能够呈现多种可能的二维形态。加哈瓦尔实验室是少数几个探索二硫化钼生物医学应用的研究团队之一。
干细胞的治疗潜力一直是组织再生领域前沿研究的热点。使用纳米花来增强干细胞可能是让这些细胞发挥更好作用的下一步。
该方法的主要优势之一是其潜在的多功能性。虽然这种方法还有待全面探索，但原则上它可以治疗全身组织的功能丧失。
"你可以在患者身体的任何部位植入这些细胞，"苏卡尔说。"因此，对于心肌病，你可以直接治疗心脏细胞——将干细胞直接植入心脏内或附近。如果你患有肌肉萎缩症，你可以直接将它们注射到肌肉中。在能够用于各种广泛病例方面，这非常有前景，而这仅仅是个开始。我们可以永远研究这个，每天发现新事物和新的疾病治疗方法。"
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