奈米花朵助攻粒線體轉移，強化細胞能量修復

在再生醫學領域，德州農工大學生物醫學工程系的科研團隊取得了一項突破性進展。他們開發出一種利用奈米材料來顯著增強細胞間粒線體自然轉移效率的新方法。這項研究成果已發表於權威期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）。該技術的核心在於使用由二硫化鉬（MoS₂）製成的微觀花朵狀粒子，旨在將幹細胞轉化為高效的「粒線體生物製造工廠」。這項前瞻性工作由阿希萊什·K·加哈瓦（Akhilesh K. Gaharwar）教授領導，而研究生約翰·蘇卡爾（John Sukar）則是該研究的主要執筆人。

此項創新方法的關鍵機制，在於運用帶有原子缺陷的 MoS₂ 奈米花。一旦這些奈米結構被細胞吸收，它們便能啟動粒線體生物合成的相關路徑，具體來說是刺激供體細胞中的 SIRT1/PGC‑1α 軸線。結果是，供體細胞內粒線體的產量翻倍，粒線體 DNA 的數量也隨之增加。加哈瓦教授指出，這種技術的優勢在於，它能有效地「訓練」健康的細胞自願分享其能量儲備，而無需訴諸基因改造或藥物干預，這對於未來的臨床應用無疑是一大福音。

研究中呈現的量化數據清晰表明，在奈米花的輔助下，粒線體的轉移效率比細胞間的自然交換高出數倍之多。這種傳輸效率的大幅提升，在生理條件下顯著改善了受體細胞的呼吸能力和三磷酸腺苷（ATP）的生成效率。在實驗室建立的細胞損傷模型中，經由增強的粒線體轉移，成功促進了 ATP 產能的恢復，並顯著提高了細胞的存活率。

這項技術對於治療與粒線體功能衰退相關的疾病具有關鍵意義，這些疾病包括老化過程、心肌病變，以及如阿茲海默症等神經退化性疾病。目前，這項研究仍處於初步的體外（in vitro）驗證階段，屬於概念驗證（proof of concept）。研究人員後續還需釐清實際的治療方案以及可能的療程頻率。二硫化鉬作為一種二維無機化合物，因其調節活性氧物質（ROS）和具備良好生物相容性的能力，正受到生物醫學領域的廣泛關注，這也佐證了該奈米材料是積極參與細胞過程，而非僅僅作為被動載體。

加哈瓦教授的研究團隊先前已在 2024 年 9 月發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊上的論文中，展示了利用奈米花中的原子空位來刺激粒線體功能的成果。當前的研究經費來源多元，涵蓋了美國國家衛生研究院（NIH）以及美國國防部（DoD）等多個機構的支持，這反映出學術界與政府部門對這種細胞器層級治療策略抱持著高度的重視與期待。