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浙大科研团队成功将光合作用搬进动物细胞

来源:光明网-《光明日报》2022-12-09 09:51

  动物细胞也可能拥有和植物一样的光合作用,逆转细胞退变衰老的“时光之门”被敲开。北京时间12月8日,浙江大学医学院附属邵逸夫医院原创性科研成果被国际期刊《自然》杂志以长文(Article)形式刊登,成为国内首篇登上《自然》杂志的骨科研究文章。

  浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科林贤丰医师、范顺武教授团队与浙江大学化学系唐睿康教授团队成功从菠菜中提取了具有光合作用的“生物电池”——类囊体,并在国际上首次实现植物的类囊体跨物种递送到动物体衰老病变的细胞内,让动物细胞也拥有植物光合作用的能量。

  数十亿年来,类囊体成为植物进化出的近乎完美的能量供应细胞器,是一个可控、稳定生成ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)和NADPH(还原型辅酶Ⅱ)的能量工厂。而越来越多的研究发现,动物细胞能量不足是组织衰老和退行性疾病发生发展的关键原因,ATP和NADPH是细胞再生修复不可或缺的能量货币和物质货币。

  研究团队通过跨学科技术手段,历经一年多的实验和测试分析,系统地验证了软骨细胞膜包封的纳米类囊体不仅可以有效地逃避免疫系统清除,还能够被退变的软骨细胞选择性摄取。通过体外无创化光照治疗,实现精确增强退变软骨细胞内的ATP、NADPH水平并能维持足够的“续航”能力,从而重塑软骨细胞的合成代谢,实现退行性骨关节炎等疾病的治疗。

  《自然》杂志编辑George Caputa评价道:“如何向细胞输送能量一直是细胞生物学和临床医学的巨大难题,并且实现特定代谢物含量的正确补给是临床治疗的持久性挑战。有什么能够比递送经过数十亿年生命进化的工厂——类囊体去解决上述难题更好的办法呢?”论文评审专家Francisco Cejudo认为:“这项工作的杰出之处在于研究团队成功地将植物‘微型细胞器’种间移植到了哺乳动物细胞。利用植物光合作用系统以依赖光能的方式在哺乳动物细胞中特异性供应ATP和NADPH的这一技术,是一项令人兴奋的成就,它开辟了代谢工程的可能性。”

  据悉,同期《自然》“研究简报(Research briefing)”栏目发表了《植物细胞装置实现了代谢物向哺乳动物细胞转移》一文,对该研究成果进行了宣传报道和积极评价。目前,研究团队已同步递交了发明专利并着手进行产品转化。(见习记者 刘习 记者 陆健)

[ 责编:林佳欣 ]
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