科学家给细胞的“能量工厂”装上了高科技新装备

这项研究由IRCCS卡洛·贝斯塔神经研究所基金会（FINCB）和米兰理工大学通过双方2023年建立的联合实验室BraiNs完成。合作结合了FINCB线粒体生物学专家蒂兰蒂（Valeria Tiranti）的研究专长，以及米兰理工大学材料化学专家梅特兰格罗（Pierangelo Metrangolo）的化学与材料工程专长。蒂兰蒂是医学遗传学与神经遗传学综合单元的研究人员，也是马里安尼基金会儿童线粒体疾病研究中心负责人。
研究成果发表在《美国化学会志》（JACS）上。

一种为细胞“发电站”包覆新材料的方法
线粒体是细胞内负责产生能量的结构，为细胞执行生命活动提供动力。线粒体一旦出现故障，可能引发多种疾病，其中不少属于罕见病。线粒体病对需要大量能量的器官和组织影响尤其严重，例如大脑和肌肉。目前，这类疾病的有效治疗选择仍然有限。

为了寻找新可能，研究人员尝试使用金属有机框架材料（MOF）。这是一类先进材料，可以根据不同用途调整其结构和性质。这类材料的重要性在2025年诺贝尔化学奖中得到体现：北川进、理查德·罗布森和奥马尔·亚吉因在该领域的贡献获奖。

将这些材料应用到线粒体上面临很大挑战，因为线粒体非常脆弱，很容易失去正常功能。

研究团队克服这一困难的方法是开发一种技术，将极少量的MOF材料直接涂覆在线粒体表面。关键测试表明，包覆后的线粒体仍能继续产生能量，说明这种处理可以在不破坏核心功能的情况下改变线粒体表面。

未来线粒体治疗的可能性
这一发现最有前景的地方之一，是可以根据不同目的定制包覆层。

梅特兰格罗教授指出，现在可以修改包覆层，这打开了新的研究方向：未来可以根据目标开发具有不同特性的MOF，形成能够执行特定功能的包覆层。

一种潜在应用是线粒体移植。这是一种实验性技术，希望把健康线粒体引入现有线粒体功能异常的细胞中。研究人员认为，经过专门设计的包覆层未来可能更便于递送健康线粒体，并帮助它们与接收细胞相互作用。

蒂兰蒂博士强调，经过特别设计的包覆层在未来可能促进这种转移，并改善线粒体与细胞之间的相互作用。

不过，这一设想尚未被证明。还需要更多研究，以确认包覆线粒体在移植过程中是否比未包覆线粒体表现更好。

该研究是在博士研究生Marco D'Amato主持的一个研究项目中完成的。资助来自Calabria Hub for Innovative and Advanced Research（Cal.Hub.Ria）项目，该项目得到意大利卫生部健康行动计划（Piano Operativo Salute, POS）支持。