科學家們創造了一種基于干細胞的方法，可以大規模生產高質量的線粒體，從而有效治療骨關節炎和其他與線粒體功能障礙有關的疾病。

科學家們已經開發出一種突破性的方法來大規模生產高質量的人類線粒體，這一突破可能會徹底改變退行性疾病的治療方法。通過優化干細胞培養條件，研究人員實現了線粒體產量增加854倍，同時顯著提高了能量輸出。

這些實驗室培養的線粒體顯示出強大的治療效果，特別是在骨關節炎模型中，它們加速了軟骨再生。這一進展克服了線粒體移植的主要挑戰：供體線粒體的有限可用性和可變質量。

除了具有臨床潛力外，該研究還為細胞能量調節提供了新的見解。它表明，細胞可以被重新編程以優先考慮線粒體的產生，為與線粒體功能障礙相關的廣泛疾病（包括關節變性和心血管疾病）的新療法打開了大門。

線粒體功能障礙是許多疾病的共同特征，包括骨關節炎、心力衰竭和代謝紊亂。雖然線粒體移植已成為恢復組織功能的一種有希望的途徑，但其臨床潛力受到可存活線粒體的缺乏的嚴重阻礙。

目前的方法依賴于從供體組織中提取線粒體，只能產生數量有限、質量不一的線粒體，最多只能用于一次治療。此外，線粒體復雜的結構使合成生產成為一個巨大的挑戰。

考慮到巨大的需求 —— 每個病人有10億個線粒體 —— 現有的方法遠遠不能滿足治療需求。認識到這些局限性，研究人員尋求一種可持續和可擴展的解決方案來生產適合臨床應用的高質量線粒體。

Mito條件培養基內

在《骨研究》雜志上發表的一項新研究中，浙江大學醫學院的一個研究小組率先開發了一種基于干細胞的系統，其功能相當于“線粒體工廠”。通過利用人類間充質干細胞和一種被稱為“線粒體條件”的特殊設計的培養基，研究小組在線粒體數量和質量方面都取得了前所未有的提高。

這些線粒體在骨關節炎模型中表現出特殊的能量產生和促進軟骨再生。這一突破性的方法不僅克服了線粒體移植的關鍵障礙，而且加深了我們對細胞器調控的理解，開辟了再生醫學的新領域。

這項突破的核心是創新的“線粒體條件”培養基，它整合了九種基本成分，包括生長因子和人類血小板裂解液，以優化線粒體的生產。在短短15天內，這種方法產生的線粒體是傳統方法的854倍，同時還保持了干細胞的活力。制造的線粒體顯示出非凡的功能，產生比天然存在的線粒體多5.7倍的ATP，即使在分離后也保持穩定的性能。

機制研究表明，有絲分裂條件培養基激活AMPK通路，這是一個重要的細胞能量傳感器，驅動線粒體生物發生基因如TFAM的上調。值得注意的是，經歷這一過程的細胞下調了自噬和分泌等能量密集型活動，有效地優先考慮了線粒體合成。透射電子顯微鏡證實了這些實驗室培養的線粒體的獨特特征，它們以獨特的圓形形式出現，比天然線粒體豐富得多。

治療效果和臨床生存能力

在骨關節炎模型中，這些增強的線粒體移植在12周的時間內導致軟骨修復，超過了傳統線粒體治療的效果。此外，線粒體表現出令人印象深刻的儲存穩定性，在4°c下保持功能24小時 —— 這是現實世界臨床應用的關鍵因素。正如本研究所證明的那樣，細胞器調諧的概念可能被用于產生其他細胞成分，從而拓寬了細胞工程和治療應用的視野。

“這項工作代表了我們生產治療性線粒體能力的范式轉變，”通訊作者歐陽宏偉博士說。“通過將干細胞重新編程為高效的線粒體工廠，我們解決了阻礙臨床應用的關鍵供應問題。線粒體條件培養基不僅可以增加線粒體的產生，還可以提高線粒體的質量，這直接轉化為更好的治療效果。這個平臺有可能徹底改變由線粒體功能障礙驅動的一系列退行性疾病的治療策略。”

這項技術最直接的應用是骨關節炎的治療，它提供了一個有前途的再生解決方案。然而，它的影響遠遠超出了關節疾病，對心臟病、神經退行性疾病和傷口愈合等疾病有潛在的益處。通過大規模生產標準化、高質量的線粒體，這一突破可以將線粒體移植從實驗概念轉變為廣泛可及的臨床治療。

此外，本研究中引入的細胞器調諧方法可以作為生成其他專門細胞成分的藍圖，為細胞醫學開辟新的可能性。雖然在完善輸送機制和評估長期效果方面仍存在挑戰，但這一突破代表了再生科學的重大飛躍，為數百萬患有線粒體相關疾病的人帶來了新的希望。

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