科學(xué)家們創(chuàng)造了一種基于干細(xì)胞的方法，可以大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的線粒體，從而有效治療骨關(guān)節(jié)炎和其他與線粒體功能障礙有關(guān)的疾病。
科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種突破性的方法來大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的人類線粒體，這一突破可能會徹底改變退行性疾病的治療方法。通過優(yōu)化干細(xì)胞培養(yǎng)條件，研究人員實(shí)現(xiàn)了線粒體產(chǎn)量增加854倍，同時(shí)顯著提高了能量輸出。
這些實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的線粒體顯示出強(qiáng)大的治療效果，特別是在骨關(guān)節(jié)炎模型中，它們加速了軟骨再生。這一進(jìn)展克服了線粒體移植的主要挑戰(zhàn)：供體線粒體的有限可用性和可變質(zhì)量。
除了具有臨床潛力外，該研究還為細(xì)胞能量調(diào)節(jié)提供了新的見解。它表明，細(xì)胞可以被重新編程以優(yōu)先考慮線粒體的產(chǎn)生，為與線粒體功能障礙相關(guān)的廣泛疾?。òP(guān)節(jié)變性和心血管疾?。┑男炉煼ù蜷_了大門。
線粒體功能障礙是許多疾病的共同特征，包括骨關(guān)節(jié)炎、心力衰竭和代謝紊亂。雖然線粒體移植已成為恢復(fù)組織功能的一種有希望的途徑，但其臨床潛力受到可存活線粒體的缺乏的嚴(yán)重阻礙。
目前的方法依賴于從供體組織中提取線粒體，只能產(chǎn)生數(shù)量有限、質(zhì)量不一的線粒體，最多只能用于一次治療。此外，線粒體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使合成生產(chǎn)成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
考慮到巨大的需求 —— 每個(gè)病人有10億個(gè)線粒體 —— 現(xiàn)有的方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足治療需求。認(rèn)識到這些局限性，研究人員尋求一種可持續(xù)和可擴(kuò)展的解決方案來生產(chǎn)適合臨床應(yīng)用的高質(zhì)量線粒體。
Mito條件培養(yǎng)基內(nèi)
在《骨研究》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個(gè)研究小組率先開發(fā)了一種基于干細(xì)胞的系統(tǒng)，其功能相當(dāng)于“線粒體工廠”。通過利用人類間充質(zhì)干細(xì)胞和一種被稱為“線粒體條件”的特殊設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，研究小組在線粒體數(shù)量和質(zhì)量方面都取得了前所未有的提高。
這些線粒體在骨關(guān)節(jié)炎模型中表現(xiàn)出特殊的能量產(chǎn)生和促進(jìn)軟骨再生。這一突破性的方法不僅克服了線粒體移植的關(guān)鍵障礙，而且加深了我們對細(xì)胞器調(diào)控的理解，開辟了再生醫(yī)學(xué)的新領(lǐng)域。
這項(xiàng)突破的核心是創(chuàng)新的“線粒體條件”培養(yǎng)基，它整合了九種基本成分，包括生長因子和人類血小板裂解液，以優(yōu)化線粒體的生產(chǎn)。在短短15天內(nèi)，這種方法產(chǎn)生的線粒體是傳統(tǒng)方法的854倍，同時(shí)還保持了干細(xì)胞的活力。制造的線粒體顯示出非凡的功能，產(chǎn)生比天然存在的線粒體多5.7倍的ATP，即使在分離后也保持穩(wěn)定的性能。
機(jī)制研究表明，有絲分裂條件培養(yǎng)基激活A(yù)MPK通路，這是一個(gè)重要的細(xì)胞能量傳感器，驅(qū)動線粒體生物發(fā)生基因如TFAM的上調(diào)。值得注意的是，經(jīng)歷這一過程的細(xì)胞下調(diào)了自噬和分泌等能量密集型活動，有效地優(yōu)先考慮了線粒體合成。透射電子顯微鏡證實(shí)了這些實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的線粒體的獨(dú)特特征，它們以獨(dú)特的圓形形式出現(xiàn)，比天然線粒體豐富得多。
治療效果和臨床生存能力
在骨關(guān)節(jié)炎模型中，這些增強(qiáng)的線粒體移植在12周的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致軟骨修復(fù)，超過了傳統(tǒng)線粒體治療的效果。此外，線粒體表現(xiàn)出令人印象深刻的儲存穩(wěn)定性，在4°c下保持功能24小時(shí) —— 這是現(xiàn)實(shí)世界臨床應(yīng)用的關(guān)鍵因素。正如本研究所證明的那樣，細(xì)胞器調(diào)諧的概念可能被用于產(chǎn)生其他細(xì)胞成分，從而拓寬了細(xì)胞工程和治療應(yīng)用的視野。
“這項(xiàng)工作代表了我們生產(chǎn)治療性線粒體能力的范式轉(zhuǎn)變，”通訊作者歐陽宏偉博士說。“通過將干細(xì)胞重新編程為高效的線粒體工廠，我們解決了阻礙臨床應(yīng)用的關(guān)鍵供應(yīng)問題。線粒體條件培養(yǎng)基不僅可以增加線粒體的產(chǎn)生，還可以提高線粒體的質(zhì)量，這直接轉(zhuǎn)化為更好的治療效果。這個(gè)平臺有可能徹底改變由線粒體功能障礙驅(qū)動的一系列退行性疾病的治療策略?！?/p>
這項(xiàng)技術(shù)最直接的應(yīng)用是骨關(guān)節(jié)炎的治療，它提供了一個(gè)有前途的再生解決方案。然而，它的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了關(guān)節(jié)疾病，對心臟病、神經(jīng)退行性疾病和傷口愈合等疾病有潛在的益處。通過大規(guī)模生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、高質(zhì)量的線粒體，這一突破可以將線粒體移植從實(shí)驗(yàn)概念轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛可及的臨床治療。
此外，本研究中引入的細(xì)胞器調(diào)諧方法可以作為生成其他專門細(xì)胞成分的藍(lán)圖，為細(xì)胞醫(yī)學(xué)開辟新的可能性。雖然在完善輸送機(jī)制和評估長期效果方面仍存在挑戰(zhàn)，但這一突破代表了再生科學(xué)的重大飛躍，為數(shù)百萬患有線粒體相關(guān)疾病的人帶來了新的希望。
如果朋友們喜歡，敬請關(guān)注“知新了了”！
熱門跟貼