摘要：科学家开发出一种基于干细胞的方法来批量生产高质量的线粒体，产量提高了 854 倍，大大提高了骨关节炎等疾病的治疗潜力。这一突破克服了线粒体移植长期以来的限制，为再生医学打开了新的大门

科学家开发出一种基于干细胞的方法来批量生产高质量的线粒体，产量提高了 854 倍，大大提高了骨关节炎等疾病的治疗潜力。这一突破克服了线粒体移植长期以来的限制，为再生医学打开了新的大门

科学家创建了一种基于干细胞的方法，可以大规模生产高质量的线粒体，从而可以有效治疗骨关节炎和其他与线粒体功能障碍相关的疾病。

科学家们开发出了一种突破性的方法来批量生产高质量的人类线粒体，这一突破可能会彻底改变退行性疾病的治疗方法。通过优化干细胞培养条件，研究人员实现了线粒体产量增加 854 倍，同时能量输出也显著提高。

这些实验室培养的线粒体表现出强大的治疗效果，尤其是在骨关节炎模型中，它们加速了软骨再生。这一进步克服了线粒体移植的一个主要挑战：供体线粒体的供应有限且质量参差不齐。

除了临床潜力外，这项研究还为细胞能量调节提供了新见解。它表明，细胞可以重新编程以优先考虑线粒体的产生，为治疗与线粒体功能障碍相关的多种疾病（包括关节退化和心血管疾病）打开了新疗法的大门。

线粒体功能障碍是许多疾病的共同特征，包括骨关节炎、心力衰竭和代谢紊乱。尽管线粒体移植已成为恢复组织功能的一种有希望的途径，但由于可用线粒体的稀缺，其临床潜力受到严重阻碍。

Mc-线粒体在体内线粒体治疗中表现出优异的性能。a 建立小鼠 OA 模型的示意图和用于评估线粒体扩增在体内应用中的价值的实验设计。b 12 周时关节切片的 Safranin-O/Fast green 染色。比例尺，50 μm。c 改进和最大的 OARSI 评分系统（每组样本 = 6 个）。d 12 周时关节切片的免疫组织化学染色（COL2、ACAN）。比例尺，50 μm。e 12 周时软骨组织中 COL2 和 ACAN 的量化（每组样本 = 6 个）。所有数据均以平均值 ± SEM 表示。*P

目前的方法依赖于从捐赠组织中提取线粒体，产量有限且质量参差不齐，最多只能满足一次治疗。此外，线粒体的结构复杂，使得合成生产面临巨大挑战。

鉴于需求巨大（每位患者需要多达 10 亿个线粒体），现有的方法远远不能满足治疗需求。认识到这些局限性后，研究人员开始寻求一种可持续且可扩展的解决方案，以生产适合临床应用的高质量线粒体。

在《骨研究》杂志发表的一项新研究中，浙江大学医学院的研究团队率先开发出一种基于干细胞的“线粒体工厂”系统。通过利用人类间充质干细胞和一种称为“mito-condition”的专门设计的培养基，该团队实现了线粒体数量和质量的空前提高。

这些线粒体表现出卓越的能量产生能力，并促进了骨关节炎模型中的软骨再生。这种突破性的方法不仅克服了线粒体移植的关键障碍，还加深了我们对细胞器调控的理解，开辟了再生医学的新领域。

这项突破的核心是创新的“mito-condition”培养基，它整合了九种必需成分，包括生长因子和人类血小板裂解物，以优化线粒体的产生。在短短 15 天内，这种方法产生的线粒体数量比传统方法多 854 倍，同时保持了干细胞的活力。制造的线粒体表现出非凡的功能，产生的 ATP 是天然线粒体的 5.7 倍，即使在分离后也能保持稳定的性能。

机制研究表明，线粒体条件培养基激活了 AMPK 通路（一种关键的细胞能量传感器），从而驱动线粒体生物合成基因（如TFAM）的上调。值得注意的是，经历这一过程的细胞下调了自噬和分泌等能量密集型活动，有效地优先考虑了线粒体的合成。透射电子显微镜证实了这些实验室培养的线粒体的独特特征，它们呈现出独特的圆形，并且比天然线粒体丰富得多。

在骨关节炎模型中，移植这些增强的线粒体在 12 周内导致软骨大量修复，效果超过传统线粒体治疗。此外，线粒体表现出令人印象深刻的储存稳定性，在 4°C 下可保持 24 小时的功能——这是现实世界临床应用的关键因素。正如本研究所证明的，细胞器调节的概念可能被调整以产生其他细胞成分，拓宽细胞工程和治疗应用的视野。

“这项研究代表了我们生产治疗性线粒体能力的一次范式转变，”通讯作者欧阳宏伟博士表示。“通过将干细胞重新编程为高效的线粒体工厂，我们解决了阻碍临床应用的关键供应问题。线粒体条件培养基不仅可以扩大线粒体的产量，还可以提高线粒体的质量，这直接转化为更好的治疗效果。该平台有可能彻底改变由线粒体功能障碍引起的一系列退行性疾病的治疗策略。”

该技术最直接的应用在于治疗骨关节炎，它提供了一种有希望的再生解决方案。然而，它的影响远远超出了关节疾病，对心脏病、神经退行性疾病和伤口愈合等疾病都有潜在的好处。通过实现标准化、高质量的线粒体的大规模生产，这一突破可以将线粒体移植从实验概念转变为广泛可及的临床疗法。

此外，本研究中引入的细胞器调节方法可以作为生成其他特殊细胞成分的蓝图，为细胞医学开辟新的可能性。虽然在改进输送机制和评估长期效果方面仍存在挑战，但这一突破代表了再生科学的重大飞跃，为数百万患有线粒体相关疾病的人带来了新的希望。

参考文献：“细胞器调节条件稳健地制造用于软骨再生的能量线粒体”，作者：Xuri Chen、Yunting Zhou、Wenyu Yao、Chenlu Gau、Zhuomin Sha、Junzhi Yi、Jiasheng Wang、Xindi Liu、Chenjie Dai、Yi Zhang、Zhonglin Wu、Xudong Yao、Jing Zhou、Hua Liu、Yishan Chen 和 Hongwei Ouyang，2025 年 3 月 17 日，Bone Research。DOI：10.1038/s41413-025-00411-6

来源：康嘉年華一点号