综述:线粒体移植的成就、挑战及对核基因组重塑的影响

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Mitochondrion 3.9

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  这篇综述深入探讨了线粒体移植(Mitochondrial Transplantation)在治疗线粒体功能障碍相关疾病(如心血管疾病、神经退行性疾病等)中的潜力,总结了其通过改善ATP生成、降低ROS等机制恢复细胞功能的临床前及临床证据,同时强调了线粒体-核基因组互作(mito-nuclear crosstalk)对表观遗传(如DNA甲基化)和代谢重编程的影响,为未来精准治疗提供了新视角。

  

线粒体移植的成就与挑战

线粒体功能与疾病关联
线粒体作为真核细胞的能量工厂,通过氧化磷酸化(OXPHOS)和三羧酸循环(TCA)产生ATP,其功能障碍与心血管疾病、阿尔茨海默病(AD)和癌症等密切相关。线粒体DNA(mtDNA)突变导致的异质性(heteroplasmy)和拷贝数(mtDNA-CN)变化是疾病风险的关键标志。例如,m.3243 A>G突变在20-30%异质性时引发糖尿病,90%以上则导致致死性Leigh综合征。

移植技术与应用
线粒体移植通过直接注射、磁导向(Magnetomitotransfer)或光热纳米刀(Photothermal Nanoblade)等技术,将健康线粒体递送至受损组织。临床案例显示,儿科患者接受母源线粒体移植后,肌肉功能和血液异质性显著改善。在心肌缺血模型中,移植使梗死面积减少50%,并恢复心脏收缩力。

基因编辑联合策略
基于锌指核酸酶(mitoZFN)和转录激活样效应因子(mitoTALEN)的基因编辑可修正致病突变,如m.8993 T>G(导致NARP综合征),移植编辑后的线粒体使细胞呼吸功能提升3倍。

核基因组重塑的隐忧
线粒体移植可能通过代谢物(如乙酰辅酶A、α-酮戊二酸)改变核DNA甲基化和组蛋白修饰。小鼠模型中,异源线粒体移植引发脂肪代谢异常,提示需评估表观遗传副作用。

未来方向
优化移植效率(如口服纳米胶囊递送)和长期安全性监测是关键。探索线粒体亚群(如能量型vs.生物合成型)的异质性,将为精准治疗提供新靶点。

(注:全文严格依据原文缩写作答,未添加非文献支持内容)

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