2024年5月27日，南京师范大学毛春教授、万密密副教授和南京大学医学院附属鼓楼医院周敏教授团队在Nature Nanotechnology期刊上发表题为“Oral mitochondrial transplantation using nanomotors to treat ischaemic heart disease”的研究成果。

该成果报道了一种使用纳米马达将线粒体经口服移植到心脏的新策略，可通过无创给药方式恢复缺血心脏的能量代谢。论文通讯作者是毛春、周敏、万密密，第一作者是吴梓瑜博士后、陈琳博士研究生。

缺血性心脏病（IHD）是全球主要死亡原因，该病的特征是心肌细胞线粒体功能障碍和能量代谢失调。目前治疗慢性IHD（轻症，如无症状性心肌缺血）通常需要长期口服药物（例如β受体阻滞剂）。治疗急性IHD（重症，如急性心肌梗死）则大部分需要进行手术干预（再灌注），但这可能会导致额外损害（例如，缺血再灌注损伤（IRI）），因此许多患者在手术后仍需要长期甚至终生服药。不幸的是，这些临床治疗方法只能延缓心功能恶化，而不能恢复心脏的正常能量供应和阻止恶化。线粒体移植被认为是IHD的更有效治疗方法，因为移植的线粒体有望与心肌细胞中受损的线粒体融合，为其提供完整的呼吸链蛋白和关键的DNA，从而阻止心功能恶化。然而，将线粒体移植到心脏的研究仍处于早期阶段。自2009年首次将线粒体移植技术应用于兔缺血心脏以来，仅有约11项动物研究和两项临床研究，其中大部分依赖于心脏直视手术（例如，心肌内注射）或介入手术（例如，冠状动脉内输注）。移植方法的创伤性和在病理环境中难以维持供体线粒体活性是限制该技术发展的关键因素。因此，开发一种低侵入性方法来移植高活性的线粒体是一个重要但极具挑战性的目标。

鉴于IHD患者长期频繁的用药需求，微创静脉给药和无创口服给药被认为是首选的治疗方法。在两种给药途径达到相似治疗效果的情况下，口服给药是更优先的选择。在这项工作中，南京师范大学毛春教授、万密密副教授和南京大学医学院附属鼓楼医院周敏教授团队开发了一种通过口服途径移植线粒体的非侵入性方法。他们通过在线粒体表面修饰可释放一氧化氮的纳米马达，使线粒体具有了趋化靶向受损心脏的能力。随后，这种纳米马达化线粒体被装载到肠溶胶囊中以免受消化液破坏。口服给药后，纳米马达化线粒体可以在肠道内释放，被肠上皮细胞迅速吸收转运到血液中，并进一步趋化靶向受损心脏。纳米马达化线粒体对微环境的调控，不仅可以使受损心肌细胞快速摄取并有效保留移植的线粒体，而且可以保持供体线粒体的活性。此外，IHD动物模型的研究结果表明，受损心脏组织中积累的纳米马达线粒体可以在转录水平上调节心脏代谢，从而阻止IHD的进展。这种策略有可能改变IHD的治疗模式。

图1：CM/NM/Mito的示意图和表征以及口服给药系统CM/NM/Mito@Cap的工作流程。

图2：CM/NM/Mito的细胞摄取、选择性外排作用及治疗效果。

图3：CM/NM/Mito跨越多重生理屏障并靶向缺血心脏的表征。

图4：CM/NM/Mito@Cap对IHD的体内治疗效果。

图5：CM/NM/Mito@Cap对急性IHD影响的心脏多组学分析。

图6：CM/NM/Mito@Cap对慢性IHD影响的心脏转录组学分析。

（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-024-01681-7