NRR:中国科学院院士苏国辉对大连医科大学刘晶教授于Nature Communications发表的最新研究进行评论
线粒体功能是神经再生的基础,特别是在神经元中,高能量需求对修复和恢复至关重要。以 ATP 失衡和线粒体活性氧(mtROS)过多为特征的线粒体功能障碍是阻碍神经退行性疾病和神经元损伤后神经再生的关键因素。因此,靶向线粒体健康对于推进神经再生治疗策略至关重要。
大连医科大学刘晶教授等于2024年发表在Nature
Communications的研究中[1],通过开发源自诱导神经干细胞的合成人工细胞器(SAOs),推进了细胞疗法领域的发展。氧化磷酸化是细胞能量产生的一个核心过程,在病理条件下常被破坏。Einfalt 等[2]的研究探索了用于细胞调控的人工细胞器,在此基础上,作者设计了包裹线粒体蛋白的 SAOs。这些细胞器不仅能模拟线粒体的功能,还能增强 ATP 合成并减少氧化应激,这表明这是一种新的治疗方法。SAOs的一个关键优势是能够解决传统干细胞疗法的一些局限性,如免疫排斥风险和致瘤性,因为SAOs是非生命产物。这就赋予了对其治疗应用的更大控制权,并提高了干预的一致性和安全性。研究人员通过概念验证实验证明,SAOs 能有效恢复神经元的能量平衡,并提供对缺血再灌注损伤的保护。这些发现使 SAOs 成为一种前景广阔的治疗工具,不仅可用于中风康复,还可用于治疗帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病。
尽管取得了这些进展,但仍存在一些挑战。正如 Chen 等[3]在之前的研究中所指出的,确保人造细胞器内蛋白质的长期稳定性对于长期保持其疗效至关重要。Wang 等[1]认为这是一个关键的限制因素,因为蛋白质降解可能会影响治疗效果的持久性。未来的研究必须侧重于提高封装在 SAOs 中的蛋白质的稳定性,以确保其在不同病理环境下的持续功能。此外,SAOs 还含有大量 miRNA,很可能通过 miRNA 介导的途径参与调节神经发育和神经再生。然而,这些 SAOs 中 miRNA 的具体调控机制仍有待全面阐明。要了解这些人造细胞器中 miRNA 的全部活性及其对神经再生的潜在影响,还需要进一步的研究。
总之,这项研究代表了基于细胞器疗法的重大进展,为神经再生医学中精确、可控的干预开辟了新的可能性。通过将重点从分子疗法转移到细胞器水平的策略,SAOs为治疗神经系统疾病提供了一种新的范例,解决了传统干细胞方法所面临的一些关键挑战。
该评论文章发表于《中国神经再生研究(英文)》(Neural Regeneration Research)2025年第10期。
参考文献
1. Wang J, Zhao M, Wang M, Fu D, Kang L, Xu Y, Shen L, Jin S, Wang L, Liu J (2024) Human neural stem cell-derived artificial organelles to improve oxidative phosphorylation. Nat Commun 15:7855.
2. Einfalt T, Witzigmann D, Edlinger C, Sieber S, Goers R, Najer A, Spulber M, Onaca-Fischer O, Huwyler J, Palivan CG (2018) Biomimetic artificial organelles with in vitro and in vivo activity triggered by reduction in microenvironment. Nat Commun 9:1127.
3. Chen P, Liu X, Gu C, Zhong P, Song N, Li M, Dai Z, Fang X, Liu Z, Zhang J, Tang R, Fan S, Lin X (2022) A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism. Nature 612:546-554.