中性粒细胞膜融合线粒体（nMITO）：急性器官损伤的创新疗法

《SCIENCE ADVANCES》：Immunoengineered mitochondria for efficient therapy of acute organ injuries via modulation of inflammation and cell repair

为解决急性器官损伤（AOIs）治疗难题，研究人员研发 nMITO，发现其能缓解 AOIs，极具治疗潜力。

　　在生命的长河中，健康是每个人最宝贵的财富。然而，急性器官损伤（AOIs）却像一个隐藏在暗处的杀手，时刻威胁着人们的生命安全。急性心肌损伤、急性肺损伤、急性肝损伤等各种 AOIs，是全球范围内导致死亡的重要原因之一。这些损伤往往进展迅速，背后的 “罪魁祸首” 主要是线粒体功能障碍和高度促炎环境，它们相互作用，最终导致器官衰竭甚至死亡。

目前，由于 AOIs 病理机制复杂，临床上缺乏有效的治疗策略，主要还是依靠支持性疗法。这就好比在暴风雨中，人们只能临时搭建一些简单的庇护所，却无法从根本上抵御风雨的侵袭。因此，寻找创新的治疗方法迫在眉睫。

重庆理工大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们致力于研发一种新型的治疗策略，以应对 AOIs 带来的严峻挑战。最终，研究人员成功研发出中性粒细胞膜融合线粒体（nMITO），并发现它在改善多种 AOIs 方面表现出色，为 AOIs 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，引起了广泛关注。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，从 C57BL/6J 小鼠心脏和骨髓中分别提取线粒体（MITO）和中性粒细胞细胞膜（NEM），并对其进行纯化。然后，通过超声介导的方法将 NEM 和 MITO 融合，制备出 nMITO。在细胞实验方面，对多种细胞系进行培养和处理，建立损伤模型，检测细胞活性、线粒体功能等指标。在动物实验中，构建急性心肌损伤、急性肝损伤和急性胰腺炎的小鼠模型，评估 nMITO 的治疗效果。同时，利用蛋白质组学分析、免疫印迹等技术，对 nMITO 的成分和功能进行深入研究。

下面让我们详细了解一下研究结果：

• 免疫工程化 MITO 的制备和表征：研究人员通过超声介导的方法，成功将 NEM 和 MITO 融合，制备出 nMITO。优化制备条件后发现，nMITO 不仅保留了 MITO 的形态、粒径和 zeta 电位等特征，还继承了 NEM 的标记蛋白 CD45。进一步研究表明，nMITO 保留了 MITO 的活性，且能更稳定地产生 ATP。蛋白质组学分析和 Western blot 结果证实，nMITO 成功整合了关键的中性粒细胞膜蛋白，使其具有中和炎症细胞因子和趋化因子的能力。
• 从嗜中性粒细胞膜继承的靶向能力：在 AOIs 中，nMITO 能通过 β- 整合素与细胞间激活分子 1（ICAM-1）的相互作用，优先结合炎症的血管内皮细胞和受损组织细胞。体外实验发现，激活的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）对 nMITO 的摄取明显高于未激活的细胞，且受损的心肌细胞、肝细胞和腺泡细胞对 nMITO 的摄取效率也更高。此外，nMITO 还能通过隧道纳米管（TNTs）在细胞间传递。体内实验表明，nMITO 能有效靶向受损组织，优化 MITO 在受损组织和细胞中的分布。
• 通过细胞因子和趋化因子吸附介导的体外抗炎作用：研究人员通过实验发现，nMITO 能有效吸附炎症细胞因子，减少炎症对组织细胞的损伤。用脂多糖（LPS）刺激 RAW 264.7 巨噬细胞后，收集上清液与 nMITO 孵育，再将处理后的上清液加入组织细胞中，结果显示 nMITO 能显著降低上清液中促炎细胞因子（如 IL-1β、TNF-α 和 IL-6）的水平，提高 H9c2 心肌细胞和 L02 肝细胞的活力。同时，nMITO 还能抑制中性粒细胞和巨噬细胞的趋化作用，减少免疫细胞向损伤部位的募集。
• nMITO 从 MITO 继承的细胞修复活性：在多种细胞损伤模型中，nMITO 表现出良好的细胞修复能力。在异丙肾上腺素（ISO）诱导的心肌细胞损伤模型、对乙酰氨基酚（APAP）诱导的肝细胞损伤模型以及雨蛙素（CER）和牛磺胆酸钠（NaT）诱导的胰腺腺泡细胞损伤模型中，nMITO 能显著提高线粒体膜电位（MMP），恢复 ATP 生成，减少活性氧（ROS）产生，抑制细胞凋亡和坏死。与 MITO 相比，nMITO 在大多数浓度下表现出更优越的修复效果。
• nMITO 对急性心脏损伤的治疗效果：在 ISO 诱导的小鼠急性心肌损伤模型中，nMITO 能显著提高心脏组织的 ATP 水平和 MMP，改善心脏功能，减轻心脏肥大和纤维化，减少炎症细胞浸润。与 MITO 相比，nMITO 在调节心肌损伤相关炎症方面具有明显优势。此外，即使在 ISO 诱导心肌损伤 7 天后进行单剂量给药，nMITO 仍能显著改善心脏形态和功能，这表明 nMITO 的治疗效果具有持久性。
• nMITO 对急性肝损伤的治疗效果：在 APAP 诱导的小鼠急性肝损伤模型中，nMITO 能增加受损肝细胞中线粒体的数量，提高 ATP 水平，降低 ROS 水平，调节全身炎症反应，减少炎症细胞因子的表达和免疫细胞的浸润，降低血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）的浓度，显著改善肝损伤。与 MITO 相比，nMITO 的治疗效果更强。
• nMITO 对急性胰腺炎的治疗效果：在 CER 诱导的急性胰腺炎（CER-AP）和 NaT 诱导的重症急性胰腺炎（NaT-AP）小鼠模型中，nMITO 能有效抑制疾病的病理进展。nMITO 能减轻胰腺腺泡细胞坏死、水肿和炎症细胞浸润，降低血清中脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶的水平，抑制巨噬细胞浸润，减少全身炎症反应。在 NaT-AP 模型中，nMITO 还能减轻肺部炎症，改善呼吸功能。

研究结论和讨论部分指出，nMITO 结合了 NEM 的靶向和抗炎特性以及 MITO 的内在修复能力，为 AOIs 的治疗提供了一种新的策略。nMITO 通过 β- 整合素 - ICAM-1 介导的靶向作用、炎症反应调节和线粒体修复的双重作用，有效减轻了 AOIs 的严重程度。尽管在临床转化方面还面临一些挑战，如中性粒细胞寿命短和 MITO 易失活等，但随着相关技术的不断发展，nMITO 有望成为治疗 AOIs 的有效手段，为患者带来新的生机和希望。