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2024年5月27日，南京師范大學(xué)毛春教授、萬(wàn)密密副教授和南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院周敏教授團(tuán)隊(duì)在Nature Nanotechnology期刊上發(fā)表題為“Oral mitochondrial transplantation using nanomotors to treat ischaemic heart disease”的研究成果。

該成果報(bào)道了一種使用納米馬達(dá)將線粒體經(jīng)口服移植到心臟的新策略，可通過(guò)無(wú)創(chuàng)給藥方式恢復(fù)缺血心臟的能量代謝。論文通訊作者是毛春、周敏、萬(wàn)密密，第一作者是吳梓瑜博士后、陳琳博士研究生。

缺血性心臟病（IHD）是全球主要死亡原因，該病的特征是心肌細(xì)胞線粒體功能障礙和能量代謝失調(diào)。目前治療慢性IHD（輕癥，如無(wú)癥狀性心肌缺血）通常需要長(zhǎng)期口服藥物（例如β受體阻滯劑）。治療急性IHD（重癥，如急性心肌梗死）則大部分需要進(jìn)行手術(shù)干預(yù)（再灌注），但這可能會(huì)導(dǎo)致額外損害（例如，缺血再灌注損傷（IRI）），因此許多患者在手術(shù)后仍需要長(zhǎng)期甚至終生服藥。不幸的是，這些臨床治療方法只能延緩心功能惡化，而不能恢復(fù)心臟的正常能量供應(yīng)和阻止惡化。線粒體移植被認(rèn)為是IHD的更有效治療方法，因?yàn)橐浦驳木€粒體有望與心肌細(xì)胞中受損的線粒體融合，為其提供完整的呼吸鏈蛋白和關(guān)鍵的DNA，從而阻止心功能惡化。然而，將線粒體移植到心臟的研究仍處于早期階段。自2009年首次將線粒體移植技術(shù)應(yīng)用于兔缺血心臟以來(lái)，僅有約11項(xiàng)動(dòng)物研究和兩項(xiàng)臨床研究，其中大部分依賴于心臟直視手術(shù)（例如，心肌內(nèi)注射）或介入手術(shù)（例如，冠狀動(dòng)脈內(nèi)輸注）。移植方法的創(chuàng)傷性和在病理環(huán)境中難以維持供體線粒體活性是限制該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，開(kāi)發(fā)一種低侵入性方法來(lái)移植高活性的線粒體是一個(gè)重要但極具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。

鑒于IHD患者長(zhǎng)期頻繁的用藥需求，微創(chuàng)靜脈給藥和無(wú)創(chuàng)口服給藥被認(rèn)為是首選的治療方法。在兩種給藥途徑達(dá)到相似治療效果的情況下，口服給藥是更優(yōu)先的選擇。在這項(xiàng)工作中，南京師范大學(xué)毛春教授、萬(wàn)密密副教授和南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院周敏教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)口服途徑移植線粒體的非侵入性方法。他們通過(guò)在線粒體表面修飾可釋放一氧化氮的納米馬達(dá)，使線粒體具有了趨化靶向受損心臟的能力。隨后，這種納米馬達(dá)化線粒體被裝載到腸溶膠囊中以免受消化液破壞?？诜o藥后，納米馬達(dá)化線粒體可以在腸道內(nèi)釋放，被腸上皮細(xì)胞迅速吸收轉(zhuǎn)運(yùn)到血液中，并進(jìn)一步趨化靶向受損心臟。納米馬達(dá)化線粒體對(duì)微環(huán)境的調(diào)控，不僅可以使受損心肌細(xì)胞快速攝取并有效保留移植的線粒體，而且可以保持供體線粒體的活性。此外，IHD動(dòng)物模型的研究結(jié)果表明，受損心臟組織中積累的納米馬達(dá)線粒體可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)心臟代謝，從而阻止IHD的進(jìn)展。這種策略有可能改變IHD的治療模式。