納米花為乾細胞注入能量，促老化細胞再生

德克薩斯農工大學的生物醫學研究人員近期報告了一項突破性發現，他們可能找到了一種方法來防止或逆轉細胞因損傷和衰老導致的能量下降。如果未來的研究能夠證實這一成果，它將對可治療疾病的種類產生重大影響。

Akhilesh K. Gaharwar 博士及其博士生約翰·蘇卡與生物醫學工程系的同事們共同開發了一項技術，該技術能為受傷細胞提供新的線粒體。通過補充這些小型能量生產中心的電力，這種方法能使細胞的能量輸出恢復到正常水平，並大幅改善其整體健康狀態。

線粒體的功能衰退與衰老、心血管疾病和許多神經系統疾病的發生有關。增強身體自然替代損傷線粒體的能力，理論上可以幫助一次性解決這些問題。當人體細胞老化或因阿爾茨海默病等退行性疾病或接觸化療藥物等有害物質而受損時，產生能量的能力會不斷下降。主要原因是線粒體數量減少，這些是細胞內類似器官的小結構，為細胞提供大部分所需能量。無論是腦組織、心肌還是其他器官，線粒體的消耗都會使細胞變得更加脆弱。

研究人員將乾細胞轉化為供體線粒體。他們在《美國國家科學院院刊》上發表的研究報告指出，納米花——一種微小的花形顆粒與乾細胞結合使用時，當乾細胞接觸到這些納米花後，開始產生比正常情況下多兩倍的線粒體。健康的乾細胞放置在受損或衰老的細胞旁邊時，會將多餘的線粒體轉移到附近受損的細胞中。獲得新線粒體的先前受損細胞能夠恢復正常的能量生成和活動。這些重新獲能的細胞不僅表現出更高的能量水平，還對細胞死亡具有更強的抵抗力。即使之後接受化療等破壞性治療。

雖然細胞可以自然地交換少量線粒體，但接受納米花處理的乾細胞被研究團隊描述為「線粒體生物工廠」。轉移的線粒體數量是未經處理的乾細胞的兩到四倍。「性能提升比我們預期的好得多，」該報告作者約翰·蘇卡說。「這就像給舊電子設備安裝新電池一樣。我們不是把它扔掉，而是將充滿電的電池從健康的電池插入到患病的電池中。」

這使得線粒體療法的持續時間更長。研究人員嘗試了不同的方法來增加細胞內線粒體數量，但這些方法往往有利有弊。相對而言，較大的納米顆粒——二硫化鉬納米粒子（直徑約 100 納米）保留在細胞中，並持續刺激更有效的線粒體生成。因此，使用納米花技術的治療可能只需每月進行一次。「這是利用衰老組織自身的生物機制為其充電的第一步，也是令人興奮的一步，」加哈瓦爾說。「如果我們能夠安全地增強這種自然能量共享系統，有一天它可能會有助於減緩或逆轉細胞衰老的影響。」

二硫化鉬納米粒子是一種無機化合物，在生物醫學應用中具有多種潛力。該技術的靈活性使其能用來治療各種組織功能喪失的情況。研究人員表示，你可以在患者體內任何需要的地方放置細胞，直接治療心臟細胞、肌肉等。「它的適用範圍非常廣泛，我們每天都能找到新的東西和新的疾病治療方法，」蘇卡說。

該項目得到了美國國立衛生研究院、韋爾奇基金會、國防部的財政支持。此外，德克薩斯州癌症預防和研究所、德克薩斯 A&M 大學總統卓越基金和德克薩斯 A&M 健康科學中心育苗補助金也提供了額外的支持。主要合作者包括德克薩斯農工大學的研究人員 Irtisha Singh 博士、Vishal Gohil 博士和 Feng Zhao 博士。