美國科學家發現一種可以阻止甚至逆轉細胞能量生產下降的方法,不僅能讓衰老細胞滿血復活,甚至能讓被化療藥物判了死刑的心臟細胞起死回生,能量傳輸效率竟然暴增了 3 到 4 倍!
這一突破性成果不僅可能改寫我們對抗衰老和心臟病的劇本,更重要的是,它不需要復雜的基因編輯,也不依賴昂貴的藥物,而是通過一種肉眼看不見的“納米花”來實現。這項由美國得克薩斯農工大學Akhilesh K. Gaharwar 教授團隊主導的研究,2025 年 10月24日發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上,可能會對整個醫學界產生革命性的影響。
準備好了嗎?讓我們潛入微觀世界,看看這場發生在細胞之間的“借電”大戲。
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故事要從我們身體里的“電池”——線粒體說起。
你每一次呼吸、每一次心跳、甚至現在劃動手機屏幕的手指動作,能量都來自細胞里的線粒體。但很遺憾,線粒體也是有壽命的。隨著年齡增長,或者遭遇疾病(比如化療藥物的攻擊),細胞里的線粒體就會罷工、損毀。
結果就是:細胞“沒電了”。
這就是衰老、神經退行性疾病和心力衰竭的根源之一。以前,科學家想盡辦法給細胞“充電”,比如研發藥物,但這些藥物往往像劣質充電線,充得慢、壞得快。
直到 Gaharwar 教授團隊靈光一閃:既然受損細胞自己造不出電池,為什么不找個土豪鄰居“借”一點呢?
他們把目光投向了間充質干細胞(hMSCs)。這可是細胞界的“熱心腸”,平時就會給周圍受損的細胞送點營養。但普通干細胞的“存貨”也不多,自己夠用就不錯了,哪有余糧救濟別人?
于是,研究團隊請出了一種神奇的材料——二硫化鉬(MoS2)納米花
這可不是普通的花,它是厚度僅有幾個原子級別的納米薄片,層層堆疊成花朵的形狀。這些“花”身上布滿了原子級的空位。
神奇的一幕發生了:
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當干細胞“吃”下這些納米花后,這些花朵就像超級吸塵器一樣,迅速吸走了細胞內的代謝垃圾——活性氧(ROS)。細胞一看,“哇,大環境這么好了啊”,立馬激活了名為 SIRT1/PGC-1α的信號通路。
簡單說就是,納米花騙過了干細胞,讓它以為自己進入了“戰備狀態”,必須瘋狂生產電池。
數據令人咋舌:吃了納米花的干細胞,體內的線粒體數量直接翻了 2 倍!
原本平平無奇的干細胞,瞬間變成了土豪級別的“線粒體生物工廠”,滿屋子堆的都是嶄新的能量電池,只待發貨。
貨源充足了,怎么送給隔壁快要餓死的心肌細胞呢?
這里并沒有快遞小哥,細胞用的是一種更原始也更科幻的方式——隧道納米管(Tunneling Nanotubes, TNTs)
在顯微鏡下,我們可以清晰地看到:這些變身后的干細胞,竟然主動伸出了一條條細長的管子,像觸手一樣搭在了受損細胞的身上。
兄弟,挺住,電來了!
通過這些物理管道,紅色的線粒體像坐滑滑梯一樣,源源不斷地從干細胞滑向受損細胞。
這一幕如果讓你看到,絕對會感嘆生命的精妙。普通的干細胞雖然也會這么做,但效率很低,經常“送丟”或者“送得太慢”。
但經過納米花加持的“超級干細胞”,簡直就是開了亞馬遜 Prime 會員。數據顯示,它們向受損細胞轉移線粒體的效率提高了 3 到 4 倍!甚至連那些平時很難接收外來物資的平滑肌細胞,都被這股熱情的“送電”攻勢拿下了。
這套機制真的有用嗎?研究人員決定來點“硬核”的測試。
他們用多柔比星(一種強效化療藥,但會對心臟造成嚴重損傷)去攻擊心臟成纖維細胞。通常情況下,這些細胞會因為線粒體受損、能量耗盡而大面積死亡。
然而,當這些垂死的細胞遇到了我們的“納米花增強版干細胞”時,奇跡發生了:
- 能量恢復:受損細胞內的 ATP 水平迅速回升,不僅是恢復了,甚至接近了健康水平。
- 死亡剎車:細胞凋亡率顯著下降,那些原本準備“自殺”的細胞重新活了過來。
- 基因重編程:這才是最神的。接收了新電池的受損細胞,竟然并不是簡單地用一下,而是改變了自己的基因表達。它們上調了與代謝和能量產生相關的基因,仿佛在說:既然有了新裝備,我也要升級一下系統來適配它。
這就好比你給老爺車換了個法拉利的引擎,結果這車竟然自己把底盤和變速箱也升級了!
這項研究最迷人的地方在于它的簡潔
它沒有去修改細胞的基因(那是上帝的禁區,風險巨大),也沒有使用復雜的合成藥物。它只是用一種特殊的納米材料,“輕輕推了”干細胞一把,激發了它們潛藏的本能。
這就像把健康細胞訓練成了樂于分享的富豪,讓它們把多余的電池分給窮人。
雖然目前這還處于實驗室階段,但想象空間已經打開:未來治療心臟病、肌萎縮甚至對抗衰老,或許不再需要開刀吃藥,只需要注射一針這種“超級干細胞”,讓它們在你的組織里,開啟一場無聲的“能量接力”,恢復各種細胞的功能。
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參考文獻:
Soukar, J., Hargett, S., Kaur, H., Foster, S., Roy, S., Zhao, F., Singh, K. A., Aviles, A., Gohil, V. M., Singha, I., & Gaharwar, A. K. (2025). Nanomaterial-induced mitochondrial biogenesis enhances intercellular mitochondrial transfer efficiency. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(43), e2505237122.
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