屏障受限器官中线粒体移植的路径感知建模

《Communications Medicine》：Route-aware modeling for mitochondrial transplantation in barrier-limited organs

　　

摘要

背景

线粒体移植是一种新兴的再生疗法，旨在通过恢复易损组织的氧化代谢来预防缺血再灌注损伤。早期临床研究已证实该疗法在儿童心肌中的可行性以及在成人脑卒中患者中的操作安全性，然而非心脏、屏障受限器官的剂量选择仍停留在经验层面，缺乏基于生理学的框架。因此，建立线粒体剂量的定量方法已成为临床转化的关键障碍。

方法

我们开发了一个基于生理学的计算模型，以估算脑、脊髓和肾脏的特定给药途径输入剂量需求。该模型整合了器官水平的参数，包括组织质量、区域灌注或脑脊液流量、通透性-表面积乘积以及提取效率。采用经验证的心脏方案推导出的每克活性实质组织2 × 10?个线粒体的基准剂量，应用于不同的给药场景。

结果

我们的研究表明，提取分数是决定操作可行性的主要因素；在中枢神经系统靶点中，当屏障通透性降低时，其数值与心脏推导的估计值之间存在高达两倍的偏差。在具有血脑屏障通透性的脑卒中相关条件下，所需输入剂量趋近于心肌基准值。

结论

该框架为基于给药途径的线粒体剂量规划提供了定量基础，并支持缺血再灌注损伤及相关疾病的合理转化试验设计。