加州欧文，2020年3月23日——加州大学欧文分校的研究人员已经表明，他们可以通过线粒体移植为细胞提供短期能量增强。该小组的研究今天发表在《美国心脏协会杂志》上，研究表明，线粒体移植有朝一日可以用于治疗各种心血管、代谢和神经退行性疾病——甚至提供一种新的癌症治疗方法。
UCI博士的第一作者帕里亚阿里普尔说：“线粒体是驱动我们细胞进行许多活动的引擎。生物医学工程专业的考生。”如果这些细胞器发生突变或被认为功能失调，临床表现将是毁灭性的，因此我们决定研究线粒体移植的细胞内后果，并确定这是否是缓解这些不良状况并帮助患者的可行方法。"
已经有尝试以线粒体移植的形式将线粒体移植直接注射到患有晚期心脏病的婴儿体内，但是UCI研究是第一个发现细胞和亚细胞上线粒体移植的确切结果的数据水平。JAHA的文章概述了研究人员为实现线粒体移植所做的成功努力，以及他们如何系统地量化他们增强细胞能量的能力。
对于实验，阿里普尔首先通过差速离心分离线粒体，然后通过共孵育将其移植。线粒体在新的宿主细胞中定居后，她进行了代谢通量分析，以测量两个关键参数：耗氧率和细胞外酸化率，这提供了关于细胞代谢和能量消耗/产生程度的重要信息。分析在第2、7、14和28天进行。
“本质上，这是一项研究线粒体产生三磷酸腺苷(我们的细胞燃料)并释放质子或总酸化率时消耗多少氧气的技术，”Ali Pour说。“代谢通量分析是评价生物能指数的综合方法，生物能指数是细胞将营养物质转化为能量的机制，以及细胞如何有效地完成这一过程。它有助于我们了解线粒体移植如何影响细胞生物能和新陈代谢，并做出决策。”
她说线粒体共生的起源是激发它们工作的原因。
“数十亿年前，线粒体是与我们祖先的真核生物密切接触的原核细菌。那时，它们是完全自主的——直到今天，线粒体DNA仍然是独立的，与我们细胞核中的遗传密码不同——但现在它们是半自主的，”阿里普尔说这让我们假设，如果细胞在早期自由接受线粒体，理论上，应该有可能以一种有针对性的方式实现这一目标。"
她的博士生导师、这篇论文的主要作者、UCI大学生物医学工程和医学教授Arash Kheradvar博士说，这是她的成功。Kariadvar说：“Paria首次以明确的方式表明，可以通过改变心肌细胞中线粒体的含量来控制细胞生物能。”
该组实验的关键部分是将骨骼肌细胞中的健康线粒体移植到不同种类(非自体)的心肌细胞中，从而专注于与细胞生物能特别相关的问题。研究证实，移植后两天宿主细胞内的细胞生物能得到改善，但这种超负荷状态逐渐减弱。
阿里普尔说：“我们对线粒体移植在不同细胞系中的生存能力进行了许多改变，包括骨骼肌细胞、T细胞和心肌细胞。“我们甚至在实验室测试了将大鼠细胞的线粒体移植到商业上可获得的人类细胞的可行性，以了解是否有阻止这一过程的机制；我们发现，在不同物种之间移植线粒体也是可行的。”
接下来，研究团队计划研究内线粒体是否与细胞核建立信号转导，宿主是否会长期采用它们。
Kheradvar说：“我们对这个项目采取了非常谨慎和基本的方法，因为这些细胞程序作为一种潜在的生物疗法，可能会产生未知甚至严重的后果。”“我们不想在不知道安全性和有效性方面所有潜在后果的情况下进行人体实验。虽然我们有一些假设，但没有人确切知道当这些线粒体被引入细胞时会发生什么，或者是否会有副作用。还有很多悬而未决的问题需要解决。”
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