王玮/易成刚通过给修复细胞装太阳能板，跨界嵌合干细胞成了可降解线粒体电池

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Sci Ad：浙江大学王玮/易成刚通过给修复细胞装太阳能板，跨界嵌合干细胞成了可降解线粒体电池; \  m7 C2 r1 k( k
1.        伤口愈合
4 P+ X8 H0 P2 F% a6 F" [/ A2.        线粒体转移
1 L$ G& h4 b! m! f  V0 ]/ B" D3.        编码FGF21
# W) w; k+ {  [) u4 K9 Q来源：iNature 2026-11-13 13:36
- b9 b4 k2 u0 z该研究通过将植物来源的类囊体基人工核以及编码FGF21的信使RNA（mRNA）引入去核骨髓间充质干细胞，构建了光合赋能跨界嵌合干细胞
: c3 l/ ~8 F. y, L4 Z基于线粒体转移的疗法为修复功能障碍、能量缺乏的细胞带来希望。然而，用作线粒体供体的间充质干细胞受限于植入不良、异常分化风险和低转移效率。( y; u; e, ~- ^
2026年10月30日，浙江大学王玮，易成刚和上海交通大学林晓曦共同通讯在Science Advances在线发表题为Photosynthetic chimeric stem cells function as mitochondrial batteries的研究论文。
! v. D( h- `$ ~! I) {! _该研究通过将植物来源的类囊体基人工核以及编码FGF21的信使RNA（mRNA）引入去核骨髓间充质干细胞，构建了光合赋能跨界嵌合干细胞（PCSs；“线粒体电池”）。
2 Q- E4 C6 t! k光合活性增强线粒体转移以恢复受损细胞中的代谢，并提高合成代谢以增加FGF21产生。持续的FGF21释放促进线粒体生物发生并维持长期细胞能量稳态。小鼠和猪伤口愈合模型证明，PCSs补充细胞能量以加速伤口修复。这种光激活细胞光合平台支持模块化mRNA可编程性，未显示植入或异常分化，并允许重复给药用于多样治疗应用。1 b& @( T4 ~* v' t& o" o7 D
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缺血、氧化应激、炎症或细胞衰老等病理状态诱导细胞内能量货币三磷酸腺苷（ATP）和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）同时下降，造成能量货币的严重“双重缺陷”。这种能量减少的双重缺陷触发线粒体通透性增加，进一步刺激诱导型一氧化氮合酶（iNOS）以加重对线粒体复合物I亚基的损伤，从而建立“能量下降–氧化损伤”的正反馈环路。
! |1 C  J3 m& \! }3 Z随之而来的ATP依赖性离子泵如Na+/K+-ATP酶（Na+和K+依赖性ATP酶）的衰竭导致膜电位崩溃，驱动细胞从功能衰退状态进入不可逆的凋亡或坏死。因此，恢复线粒体能量稳态和缓解细胞能量缺陷对于促进细胞存活和恢复细胞功能至关重要。$ N6 d4 z9 W9 V1 L4 q
相应地，线粒体转移已被提出作为一种有前景的修复策略以维持线粒体动态平衡。然而，直接从健康细胞分离和提取线粒体以进行后续转移在控制细胞外环境和确保线粒体完整性方面构成挑战。细胞间线粒体转移本质上避免了这些复杂问题。
, _0 |; r$ M  O+ O0 l现已了解，处于糖酵解状态的间充质干细胞（MSCs）具有低生物能量需求，使其更倾向于向生物能量受损的细胞捐赠线粒体，因而成为理想的线粒体供体。然而，这种自然转移效率通常较低（低于5%），并且转移的线粒体在受体细胞中存活时间短，使得难以建立持续功能效应并限制其治疗疗效。. |2 U" v5 p; S! C5 a
增强转移率的常规策略，无论是通过上调运动蛋白Miro1和间隙连接Cx43等关键蛋白还是通过合成技术，都显著费力且需要大量人工努力。此外，直接利用干细胞治疗面临植入后不可预测异常分化的挑战。这些因素共同限制治疗结果的可预测性和可重复性。
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图1.光合嵌合干细胞（PCSs）治疗流程示意图（摘自Science Advances）
5 ^5 d) B. ]5 Z2 r" s  B0 m6 l去核MSCs作为基于MSCs的新兴载体，通过去除细胞核保留了疾病靶向和旁分泌能力，同时消除了关于不可预测体内分化及相关伦理问题的担忧，从而赋予优势。然而，MSC去核导致线粒体功能进行性下降，导致线粒体转移率显著降低和线粒体质量受损。
: Y) K$ H2 h8 n  S4 n6 N类囊体通过光合作用的依赖光反应产生NADPH和ATP，据报道可减轻线粒体应激同时促进受损线粒体的快速恢复。因此，利用类囊体的光合能力在细胞内移植和构建独立的天然光合系统可能代表一种有效策略以增强去核MSCs中的线粒体转移功能。
4 c. z3 d3 [. U: y% p4 j8 [8 J当前证据表明，在慢性大面积伤口愈合过程中，损伤后或难治性慢性创床中活性氧（ROS）水平升高诱导线粒体损伤并损害病理细胞中的合成代谢。现有治疗模式在系统纠正这种能量代谢失衡方面表现出有限能力，从而延迟伤口愈合。成纤维细胞生长因子（FGFs）被广泛用于组织修复应用。
/ V3 d0 h7 X4 B( L经典FGF同工型主要驱动细胞增殖和组织再生，而内分泌FGF21没有促有丝分裂活性且不诱导增殖相关副作用。相反，FGF21特异性协调细胞能量代谢和线粒体稳态，恢复功能障碍线粒体并消除过量ROS。: h) F( M4 X$ I. Z+ q
因此，作者开发了“光合赋能嵌合干细胞（PCSs）”，通过将编码FGF21的mRNA和植物来源类囊体通过细胞膜包装形成合成核，然后将其引入去核骨髓间充质干细胞（BMSCs）。; ?) e5 ]( T5 n* M9 \2 I
这一设计增强线粒体转移效力，同时类囊体产生的ATP协同增强FGF21翻译和分泌。在小鼠和猪伤口模型中的验证确认PCSs有效转移线粒体并分泌FGF21，从而恢复细胞能量代谢并最终促进伤口愈合。
8 [6 Y- [: E: @' i  W' k0 G参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef8069
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