加利福尼亚州尔湾市，2020年3月23日-加州大学尔湾分校的研究人员表明，它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，该研究表明线粒体移植有一天可以用于治疗各种心血管，代谢和神经退行性疾病-甚至可以提供一种新的癌症治疗方法。

UCI博士的第一作者Paria Ali Pour说：“线粒体是驱动我们细胞执行许多活动的引擎。生物医学工程的候选人。“如果这些细胞器发生突变或被认为功能失调，那么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，并确定这是否是减轻这些不良状况和帮助患者的可行方法。”

曾有过尝试以线粒体移植的形式直接注射到患有晚期心脏病的婴儿中的线粒体移植的尝试，但UCI研究是第一个在细胞和亚细胞上寻找线粒体移植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其增强细胞能量的能力。

对于实验，Ali Pour首先通过差异离心分离线粒体，然后通过共孵育进行移植。线粒体安顿到新的宿主细胞后，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，这提供了有关细胞代谢以及细胞消耗/产生能量的程度的重要信息。分析在第2、7、14和28天进行。

“这本质上是一项研究线粒体产生三磷酸腺苷(我们的细胞燃料)时消耗了多少氧气并释放出质子或总酸化率的技术，” Ali Pour说。“代谢通量分析是一种评估生物能学指标的综合方法，生物能学指标是细胞将营养物质转化为能量的机制以及它们如何有效地完成这一过程。它有助于我们了解并做出有关线粒体移植如何影响细胞生物能和代谢的决定。”

她说，线粒体内共生起源是激发他们工作的原因。

“数十亿年前，线粒体是与我们的祖先真核生物紧密接触的原核细菌。那时，它们是完全自主的-直到今天，线粒体DNA仍与我们细胞核中的遗传密码分离且不同-但现在他们是半自治的，”阿里·普尔说。“这使我们假设，如果细胞自由地接受线粒体的年龄很早，从理论上讲，也应该有可能以定向的方式实现这一目标。”

她的博士顾问和该论文的主要作者，UCI生物医学工程和医学教授Arash Kheradvar博士说，这正是她的成功。Kariadvar说：“ Paria首次以明确的方式表明，可以通过改变心肌细胞线粒体的含量来控制细胞的生物能。”

该小组实验的关键部分是将健康的线粒体从骨骼肌细胞移植到不同品种(非自体)的心肌细胞中，以专注于与细胞生物能学特别相关的问题。研究证实，移植后两天，宿主细胞中的细胞生物能学有所改善，但这种超负荷状态随后逐渐减弱。

“关于线粒体移植在不同细胞系中的生存力，我们已经做了很多变化，包括骨骼肌细胞，T细胞和心肌细胞的工作，” Ali Pour说。“我们甚至在实验室中测试了将线粒体从大鼠细胞移植到市售人类细胞中的可行性，以了解是否存在阻止这种程序的机制;我们发现在不同物种之间移植线粒体也是可行的。”

接下来，研究小组计划研究内在的线粒体是否与细胞核建立信号传导，以及宿主是否会长期采用它们。

Kheradvar说：“我们对该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，可能会产生未知的甚至可能是严重的后果。”“我们不希望在安全性和功效方面不了解所有潜在后果的情况下进行人体实验。尽管我们有一些假设，但没人坚决知道将这些线粒体引入细胞内部会发生什么，或者是否会是副作用。有许多未解决的问题需要解决。”