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首次将线粒体成功递送至动物的肝细胞

康涅狄格大学研究员乔治·吴博士最近在《胃肠病和肝病学杂志》上发表了一篇论文,概述了他成功地将线粒体传递到肝细胞的实验。

这项突破性的实验标志着研究人员首次成功地将线粒体引入活体动物的特定细胞中。

线粒体通过脂肪酸和碳水化合物向二氧化碳和水的转化产生能量,从而为整个身体的细胞提供动力。线粒体损伤与各种肝病之间存在重要联系。线粒体受损时,它们无法为肝脏提供足够的能量以正常运作。这导致肝细胞死亡和肝衰竭。

目前,治疗肝衰竭的唯一方法是完整的器官移植。在美国,外科医生每年大约进行8,000次肝移植,但是由于供体肝的短缺,等待移植的数千人将在接受移植之前死亡。

Wu和他的团队利用他们对肝脏中一个特征明确的受体的了解,先前表明线粒体可以被某些载体蛋白包裹,从而使肝脏识别并吸收它们。这些蛋白质的表面已暴露出半乳糖(一种糖)。半乳糖是肝脏将其内在化的信号。

Wu说:“我们利用了正常的自然机制。”

本文发现健康的线粒体复合物可以通过简单的静脉内注射递送到活体大鼠的肝脏中。

研究小组从小鼠标本中收获线粒体。线粒体与蛋白质载体混合并纯化以形成复合物,该复合物可以被带入肝脏。

Wu连同线粒体一起注射了一种肽,该肽一旦到达细胞便促进线粒体的释放。这种肽使线粒体被吸收到肝细胞的细胞质中而不是被消化,这就是肝脏对其内在化的大多数分子的作用。

Wu说:“如果没有的话,线粒体可能靶向肝细胞,但是它们会被破坏。”

在实验结束时,Wu和他的同事发现在肝脏中检测到大约27%的总注射线粒体,这在治疗中占很大比例。

在脾脏中发现少于2%,在肺部发现少于1%,这表明摄取不是随机的,并且在所有器官中平均分布。换句话说,研究人员成功地创建了一种蛋白质涂层,使线粒体可以被肝脏特异性识别和内在化。

由于线粒体通常不通过血流,因此这一成就远未定。许多潜在的致命障碍使之成为令人痛苦的肝脏之旅,途径是到达心脏,肺部的静脉,最后穿过动脉到达肝脏和身体其他部位。包覆的线粒体显然能够幸免于与血细胞,血液蛋白,狭窄的血管以及免疫系统的潜在攻击。

Wu说:“对我来说,我们几乎可以检测到任何供体线粒体,这真是令人惊讶。”“当您考虑所有可能阻碍的障碍时。”

尽管此实验仅测量了线粒体移植的短期效果,但仍有潜在的长期益处。

线粒体具有自己的DNA和RNA,这意味着它们可以独立于细胞的其余部分进行繁殖。移植的线粒体可能在细胞分裂过程中随细胞复制。

所有细胞都有一定数量的线粒体,它们需要维持它们的活动。Wu推测,随着健康的供体线粒体数量的增加,细胞将逐渐消除受损的线粒体,直到它们具有适当的健康线粒体数量为止。

这项研究的下一步是用线粒体肝损伤的大鼠测试该方法。这将显示出潜在开发这种治疗肝病技术的临床意义。

这个过程有可能解决肝病治疗方面的严重空白。它甚至可能最终被用于治疗受线粒体功能障碍或损害影响的全身其他疾病。

Wu现在正在与UConn的技术转让小组合作,并已获得针对线粒体定向移植到肝细胞的专利。该大学已就动物原理证明申请了专利保护。

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