細胞沒有能量可通過移植線粒體來補充 為癌症治療提供全新思路

2020-11-22 前瞻網

細胞沒有能量可通過移植線粒體來補充 為癌症治療提供全新思路

 Emma Chou • 2020-03-24 15:05:35　來源：前瞻網　E1255G0

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加州大學歐文分校的研究人員已經證明，他們可以通過給細胞移植線粒體來獲得短期的能量補充。該團隊的研究發表在3月23日的《美國心臟協會雜誌》上。研究表明，線粒體移植有朝一日可能被用於治療各種心血管疾病、代謝疾病和神經退行性疾病，甚至為癌症的治療提供了一種新方法。

「線粒體是驅動我們的細胞進行許多活動的引擎。」論文第一作者Paria Ali Pour說，她是UCI生物醫學工程博士候選人。「如果這些細胞器發生突變或被認為功能失調，其臨床表現將是毀滅性的，因此我們決定研究細胞內的線粒體移植，並確定這是否將是一種緩解這些不利情況和幫助患者的可行方法。」

先前曾嘗試以線粒體移植的形式直接注射到患有晚期心臟病的嬰兒的心臟肌肉中，但UCI研究是第一個在細胞和亞細胞中尋找線粒體移植確切結果的數據。 JAHA的文章概述了研究人員為實現線粒體移植所做的成功努力，以及他們如何系統地量化其增強細胞能量的能力。 

在實驗中，Ali Pour首先通過差速離心分離線粒體，然後通過共孵育進行移植。線粒體在新的宿主細胞中安頓下來後，再進行代謝通量分析，以測量兩個關鍵參數：耗氧量和細胞外酸化率，這兩個參數提供了關於細胞代謝和細胞消耗/生產能量的重要信息。分析分別在第2、7、14和28天進行。

「這本質上是一種研究線粒體產生三磷酸腺苷(細胞的燃料)時消耗了多少氧氣，釋放了多少質子，或總的酸化速率的技術。」 Ali Pour說，「代謝通量分析是評估生物能學指標的綜合方法，生物能學指標是指細胞將營養物質轉化為能量的機制，以及它們在這方面的表現如何。它幫助我們了解和決定線粒體移植如何影響細胞的生物能和代謝。」

她說，線粒體的內共生起源啟發了他們的工作。

「數十億年前，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與我們細胞的細胞核中的遺傳密碼是分離和不同的——但現在它們是半自主的。」Ali Pour說。「這讓我們假設，如果細胞在很久以前就自由地接受了線粒體，那麼理論上也應該可以直接實現這一點。」

她的博士導師、論文的第一作者、UCI生物醫學工程和醫學教授阿拉什·赫裡德瓦爾(Arash Kheradvar)博士說，這正是她成功做到的。Kheradvar說:「Paria首次明確表明，通過改變心肌細胞中線粒體的含量來控制細胞的生物能是可能的。」

該團隊實驗的一個關鍵部分是將健康的線粒體從骨骼肌細胞移植到另一種類型的心肌細胞(非自體)，以專注於與細胞生物能有關的問題。研究證實，細胞生物能在移植後兩天內改善宿主細胞，但這種超負荷狀態在移植後會減弱。

「關於線粒體移植在不同細胞系中的可行性，我們已經做了很多改變，包括骨骼肌細胞、T細胞和心肌細胞。」Ali Pour說，「我們甚至在實驗室裡測試了將線粒體從大鼠細胞移植到商業上可獲得的人類細胞的可行性，看看是否有一種機制可以阻止這樣的過程；我們發現在不同物種之間移植線粒體也是可能的。」

下一步，研究小組計劃研究內化的線粒體是否與細胞核建立信號通路，以及它們是否會被宿主長期採用。

「我們在這個項目上採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，可能會產生未知和嚴重的後果。」Kheradvar說，「我們不想在不了解所有潛在的安全性和有效性的情況下倉促進行人體實驗。儘管我們有一些假設，但沒有人確切地知道當這些線粒體被引入細胞內時會發生什麼，或者是否會有副作用。還有很多懸而未決的問題需要解決。」

原文來源：

https://medicalxpress.com/news/2020-03-team-ability-supercharge-cells-mitochondrial.html

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