UCI團隊展示了通過線粒體移植給細胞加壓的能力

加州歐文，2020年3月23日——加州大學歐文分校的研究人員已經(jīng)表明，他們可以通過線粒體移植為細胞提供短期能量增強。該小組的研究今天發(fā)表在《美國心臟協(xié)會雜志》上，研究表明，線粒體移植有朝一日可以用于治療各種心血管、代謝和神經(jīng)退行性疾病——甚至提供一種新的癌癥治療方法。

UCI博士的第一作者帕里亞阿里普爾說：“線粒體是驅(qū)動我們細胞進行許多活動的引擎。生物醫(yī)學工程專業(yè)的考生?！比绻@些細胞器發(fā)生突變或被認為功能失調(diào)，臨床表現(xiàn)將是毀滅性的，因此我們決定研究線粒體移植的細胞內(nèi)后果，并確定這是否是緩解這些不良狀況并幫助患者的可行方法。"

已經(jīng)有嘗試以線粒體移植的形式將線粒體移植直接注射到患有晚期心臟病的嬰兒體內(nèi)，但是UCI研究是第一個發(fā)現(xiàn)細胞和亞細胞上線粒體移植的確切結(jié)果的數(shù)據(jù)水平。JAHA的文章概述了研究人員為實現(xiàn)線粒體移植所做的成功努力，以及他們?nèi)绾蜗到y(tǒng)地量化他們增強細胞能量的能力。

對于實驗，阿里普爾首先通過差速離心分離線粒體，然后通過共孵育將其移植。線粒體在新的宿主細胞中定居后，她進行了代謝通量分析，以測量兩個關(guān)鍵參數(shù)：耗氧率和細胞外酸化率，這提供了關(guān)于細胞代謝和能量消耗/產(chǎn)生程度的重要信息。分析在第2、7、14和28天進行。

“本質(zhì)上，這是一項研究線粒體產(chǎn)生三磷酸腺苷(我們的細胞燃料)并釋放質(zhì)子或總酸化率時消耗多少氧氣的技術(shù)，”Ali Pour說?！按x通量分析是評價生物能指數(shù)的綜合方法，生物能指數(shù)是細胞將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量的機制，以及細胞如何有效地完成這一過程。它有助于我們了解線粒體移植如何影響細胞生物能和新陳代謝，并做出決策?！?

她說線粒體共生的起源是激發(fā)它們工作的原因。

“數(shù)十億年前，線粒體是與我們祖先的真核生物密切接觸的原核細菌。那時，它們是完全自主的——直到今天，線粒體DNA仍然是獨立的，與我們細胞核中的遺傳密碼不同——但現(xiàn)在它們是半自主的，”阿里普爾說這讓我們假設(shè)，如果細胞在早期自由接受線粒體，理論上，應(yīng)該有可能以一種有針對性的方式實現(xiàn)這一目標。"

她的博士生導(dǎo)師、這篇論文的主要作者、UCI大學生物醫(yī)學工程和醫(yī)學教授Arash Kheradvar博士說，這是她的成功。Kariadvar說：“Paria首次以明確的方式表明，可以通過改變心肌細胞中線粒體的含量來控制細胞生物能?！?

該組實驗的關(guān)鍵部分是將骨骼肌細胞中的健康線粒體移植到不同種類(非自體)的心肌細胞中，從而專注于與細胞生物能特別相關(guān)的問題。研究證實，移植后兩天宿主細胞內(nèi)的細胞生物能得到改善，但這種超負荷狀態(tài)逐漸減弱。

阿里普爾說：“我們對線粒體移植在不同細胞系中的生存能力進行了許多改變，包括骨骼肌細胞、T細胞和心肌細胞。“我們甚至在實驗室測試了將大鼠細胞的線粒體移植到商業(yè)上可獲得的人類細胞的可行性，以了解是否有阻止這一過程的機制；我們發(fā)現(xiàn)，在不同物種之間移植線粒體也是可行的?！?

接下來，研究團隊計劃研究內(nèi)線粒體是否與細胞核建立信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，宿主是否會長期采用它們。

Kheradvar說：“我們對這個項目采取了非常謹慎和基本的方法，因為這些細胞程序作為一種潛在的生物療法，可能會產(chǎn)生未知甚至嚴重的后果?！薄拔覀儾幌朐诓恢腊踩院陀行苑矫嫠袧撛诤蠊那闆r下進行人體實驗。雖然我們有一些假設(shè)，但沒有人確切知道當這些線粒體被引入細胞時會發(fā)生什么，或者是否會有副作用。還有很多懸而未決的問題需要解決?！?

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