医学
线粒体移植可以治愈疾病和延长寿命
线粒体移植或开创医学新篇章:从心脏病到中风,科学家用“能量工厂”救治患者,甚至逆转衰老。
提到移植,大家首先想到的是器官移植,比如心脏或肾脏。可你听说过细胞里的“零件”也能移植吗?细胞里的线粒体就像身体里的器官,各司其职,让生命机器运转不停。把老旧的线粒体换成新的,听起来像是科幻,但如今,这项技术正在从理论走向现实。
线粒体最出名的角色是“能量工厂”。它们分解葡萄糖,释放能量,驱动新陈代谢。如果一个细胞的线粒体出了问题,就像电池没电,移植新的线粒体进去,就能给它充充电,重焕生机。可这只是开始。远古时代,线粒体是独立生活的细菌,后来与人类的单细胞祖先“联姻”,留下了不少本领:分解多余脂肪酸和氨基酸,合成血红蛋白的核心成分“血红素”,甚至还能调控钙离子信号,指挥细胞自杀。它们甚至有自己的基因组,跟细胞核里的DNA完全分开,堪称细胞里的“小宇宙”。
这么重要的角色,线粒体一旦失灵,后果可想而知。有些人生来就带着缺陷的线粒体基因,得了先天性疾病;还有人上了年纪,线粒体磨损殆尽,糖尿病、心血管病接踵而至。如果能把健康的线粒体移植进去,治病救人的潜力简直不可限量。
在Harvard Medical School,James McCully正把这个梦想变成现实。他针对早产儿开发了一种疗法。这些婴儿因心肌线粒体受缺血损伤,必须靠心肺机维持生命,即便如此,存活率也只有60%。McCully的方法很简单:从婴儿腹壁取一小块组织,分解出线粒体,用离心机分离后注入受损心脏。四年前的试验结果显示,存活率飙升到80%。注入后,线粒体立刻活跃起来,释放信号分子,平息炎症,阻止细胞自杀,久而久之,还能修复心肌功能。虽然试验规模不大,只有10个婴儿参与,可能是运气使然,但至少证明了这方法安全可行。
McCully的野心不止于此。他希望把技术推广到成人心脏、肺、肾,甚至四肢,只要是缺血损伤的组织,都能试一试。美国食品药品管理局正在评估这项技术。与此同时,纽约Feinstein Institute的Lance Becker也在计划用类似方法救治早产儿。而在西雅图,华盛ton大学的Melanie Walker刚公布了一项针对中风的研究。2024年11月,她在4名患者身上测试了安全性,结果令人满意。她在清除血栓的标准手术中,顺便把线粒体注入缺血部位,希望阻止神经元自杀。初步效果“很有希望”,她已经迫不及待要展开更大规模的试验。
Melanie Walker的计划还不止于此。她准备把线粒体移植用在成人心脏、物理创伤导致的神经损伤,甚至一种叫Pearson综合征的罕见病上。这种病因线粒体DNA缺失引发贫血和胰腺问题,患者母亲通常没事,但孩子却深受其害。Walker的策略是从患者体内取出造血干细胞,加入母亲白细胞里的健康线粒体,再放回患者体内,希望生成健康的血细胞,缓解贫血。
像Pearson综合征这样的线粒体疾病,每5000人中就有一个患者,这数字足以吸引生物科技公司。以色列的Minovia Therapeutics已经盯上了它,还有Kearn-Sayre综合征和骨髓增生异常综合征这些线粒体突变相关的病症。早期试验显示,Walker的方法能减轻儿童患者的症状。现在,他们还尝试从废弃胎盘中提取线粒体,治疗晚发性贫血,效果如何,拭目以待。
这些研究者有个更大的梦想:注入的线粒体不仅能治病,还能传给其他受损组织。自然界里,造血、伤口愈合、新生血管甚至心肌增强时,线粒体都会互相传递。一项研究发现,每毫升血液里竟有370万个自由漂浮的线粒体!这或许是个未被发现的“线粒体网络”,有些细胞像“托儿所”,源源不断释放线粒体,支援那些能量不足的伙伴。
实验室里还有更多惊喜。Harvard的Aybuke Celik发现,移植线粒体能让前列腺癌和卵巢癌细胞更容易自杀,减少化疗用量。中国浙江大学团队则用大鼠证明,移植线粒体能阻止受损神经元自毁,未来或能帮脊髓损伤患者避免瘫痪。
最激动人心的发现是什么?在培养皿里,移植的线粒体能让衰老细胞的生化反应焕发青春。这或许能解释一个谜团:把年轻动物的血浆输给老年动物,能让后者焕然一新。长寿爱好者一直以为关键在血浆里的分子,可现在看来,线粒体才是真正的“长寿药”。在富裕国家,人们寿命越来越长,但健康寿命却没跟上。如果线粒体移植真能延缓衰老,那可真是医学史上的一大突破。未来,我们或许能靠这些微小“能量包”,活得更久、更健康。