北海道大学研究生院药学研究院的山田勇磨教授等人组成的研究团队与LUCA Science公司（董事长：绪方Stig）共同开发出人工设计的线粒体“e-MITO（Enhanced Artificially Designed Mitochondria）”。研究证实了可调控细胞功能的新型细胞器制剂技术的应用潜力，该技术有望应用于细胞治疗、再生医疗及疾病研究。相关研究成果已发表在期刊《Advanced Materials Interfaces》的7月1日刊上。
图1 e-MITO的概念图（供图：北海道大学山田勇磨教授，出处：北海道大学新闻稿 ）
线粒体是细胞内负责产生能量的细胞器，深度参与细胞功能维持与代谢调控。已有报告表明，线粒体功能下降与衰老及多种疾病存在关联，因此向细胞移植健康线粒体的新型治疗技术正备受关注。
另一方面，分离出的线粒体存在稳定性差、保存与运输难度大、细胞导入效率低下等问题。
此前，研究团队已开发出能将药物和核酸递送至线粒体的线粒体靶向型纳米胶囊。
此次，研究团队旨在对线粒体本身进行人工设计，并将其作为功能性材料加以利用。
具体而言，研究人员利用经由LUCA Science独有技术分离制备得到的线粒体材料“MRC-Q”，通过在其表面导入聚乙二醇（PEG）脂质，并在其末端连接细胞膜穿透肽（CPP）的“线粒体表面工程”方法，构建了“e-MITO”。
研究证实，将“e-MITO”导入细胞后，相较于未修饰线粒体，确认细胞摄取效率得到提升。同时确认，在导入后的细胞中，线粒体呼吸活性（耗氧速率）及ATP产生能力上升。
此外，研究还观测到，与细胞内能量产生相关的线粒体呼吸功能有所提升。
借助PEG保护层，该技术可在减少对线粒体自身结构破坏的同时，提升线粒体的细胞摄取效率。期待依托人工改造细胞器调控细胞功能的全新研究领域——细胞器制剂学取得进一步发展。
山田教授表示：“在e-MITO的开发过程中，我们最大的挑战是在保持线粒体性质的同时将其有效递送至细胞。我们希望以此次成果为起点，将其培育为可自由调控细胞功能的新型药物递送及细胞工程基础技术。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Advanced Materials Interfaces
论文：CPP-PEG-Guided Surface Engineering of Mitochondria Enables Efficient Cellular Uptake and Respiratory Modulation
DOI：doi.org/10.1002/admi.70583
