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天天關(guān)注：植入“生物電池” 人體可借光合作用修復(fù)受損細(xì)胞
發(fā)布時(shí)間：2022-12-09 09:21:30
文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
植入“生物電池”人體可借光合作用修復(fù)受損細(xì)胞
人類(lèi)借助光合作用修復(fù)身體機(jī)能，不再只是夢(mèng)想。8日，學(xué)術(shù)期刊《自然》刊登了浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院骨科林賢豐醫(yī)師、范順武教授團(tuán)隊(duì)與浙大化學(xué)系唐?？到淌趫F(tuán)隊(duì)的最新成果——在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)將植物的類(lèi)囊體跨物種遞送到動(dòng)物體衰老病變的細(xì)胞內(nèi)，讓動(dòng)物細(xì)胞擁有植物光合作用的能量，并在退行性骨關(guān)節(jié)炎疾病的治療中應(yīng)用，重塑了軟骨細(xì)胞的合成代謝。
(資料圖片僅供參考)
動(dòng)物細(xì)胞能量不足是組織衰老和退行性疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵原因，三磷酸腺苷（ATP）和還原型輔酶Ⅱ（NADPH）則是細(xì)胞再生修復(fù)不可或缺的能量貨幣和物質(zhì)貨幣。然而，向退變細(xì)胞提供直接能量和物質(zhì)是一大科學(xué)難題。
以骨關(guān)節(jié)炎為例，這一病癥在臨床上致畸致殘的主要原因，正是由于軟骨細(xì)胞的能量代謝失衡，三磷酸腺苷、還原型輔酶Ⅱ耗竭而導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨破壞。目前骨關(guān)節(jié)炎的生物治療還無(wú)法系統(tǒng)性地糾正損傷退變軟骨細(xì)胞的代謝失衡，因此臨床預(yù)后不佳。
自然界中，植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣和糖，而動(dòng)物恰恰相反。能否將這種宏觀的互補(bǔ)關(guān)系延伸至細(xì)胞層面，讓植物的能量供應(yīng)系統(tǒng)成為動(dòng)物細(xì)胞補(bǔ)給能量的“生物電池”，并精準(zhǔn)地調(diào)控三磷酸腺苷和還原型輔酶Ⅱ的濃度？
“經(jīng)過(guò)數(shù)十億年進(jìn)化，植物能量供應(yīng)細(xì)胞器——類(lèi)囊體，正是一個(gè)可控、穩(wěn)定生成三磷酸腺苷和還原型輔酶Ⅱ的能量工廠。”林賢豐介紹，研究團(tuán)隊(duì)成功提取并純化了菠菜綠葉中的類(lèi)囊體組分，作為跨物質(zhì)能量補(bǔ)給的“電池”。
“電池”有了，如何安裝？
長(zhǎng)久以來(lái)，跨物種遞送生物活性組分研究進(jìn)展緩慢。人體擁有一套復(fù)雜的免疫系統(tǒng)，以巨噬細(xì)胞為主的各類(lèi)免疫細(xì)胞會(huì)對(duì)異物進(jìn)行主動(dòng)識(shí)別和吞噬清除，再通過(guò)溶酶體降解消化異物。
研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了細(xì)胞膜納米涂層技術(shù)，利用同源靶向作用原理，將哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜包覆在納米化植物類(lèi)囊體外層，用一招“瞞天過(guò)海”避免體內(nèi)的免疫排斥，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞跨界移植納米植物類(lèi)囊體。
范順武介紹，歷經(jīng)一年多時(shí)間，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證了軟骨細(xì)胞膜包封的納米類(lèi)囊體不僅可以有效逃避免疫系統(tǒng)清除，同時(shí)還能被退變的軟骨細(xì)胞選擇性攝??；通過(guò)體外無(wú)創(chuàng)化光照治療，可精確增強(qiáng)退變軟骨細(xì)胞內(nèi)的三磷酸腺苷、還原型輔酶Ⅱ水平并能維持足夠的“續(xù)航”能力，實(shí)現(xiàn)退行性骨關(guān)節(jié)炎疾病的治療。
論文評(píng)審專(zhuān)家認(rèn)為：“利用植物光合作用系統(tǒng)以依賴(lài)光能的方式，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中特異性供應(yīng)三磷酸腺苷和還原型輔酶Ⅱ，開(kāi)辟了代謝工程的可能性。”
“這項(xiàng)研究的關(guān)鍵原材料源于天然植物，生物安全性高，同時(shí)細(xì)胞膜納米涂層技術(shù)具備規(guī)?；a(chǎn)潛力。”唐睿康表示，這一創(chuàng)新性技術(shù)未來(lái)有望在醫(yī)學(xué)、能源、材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。目前，研究團(tuán)隊(duì)已同步遞交了發(fā)明專(zhuān)利并著手進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。
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生物電池
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