粒線體減少，形成衰老細胞
粒線體是細胞內氧化磷酸化，以及合成三磷酸腺苷（ATP）的主要場所，為細胞的活動提供化學能量，因此又有「細胞的發電廠」之稱。
我們大多數細胞中的粒線體，數量會隨著年齡增加而自然減少，使得細胞運作減慢，並逐漸老化。一旦細胞的運作能力逐漸下降，就有可能導致心臟病、神經退化性疾病等多種疾病。
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幹細胞共享粒線體，衰老細胞因此回春
如今，美國德州農工大學發現的這項突破性方法，增強了幹細胞共享粒線體的能力，透過恢復細胞能量，或許將為心臟病、神經退化性疾病等多種疾病的治療帶來無窮希望。
這篇論文於2025年10月24日刊登在《PNAS》（美國國家科學院院刊）。通訊作者、曾獲選為總統影響力研究員的美國德州農工大學生物醫學工程系教授Akhilesh K. Gaharwar，隨即在該校發佈的新聞資料中表示，他們已經訓練出健康的細胞，可以將它們的備用能量分享給其他較弱的細胞。
他接著表示：”透過增加健康細胞內粒線體的數量，就可以幫助衰老或受損細胞恢復活力，無需任何基因改造或藥物 “
Akhilesh K.Gaharwar解釋，隨著人體細胞老化，或細胞因阿茲海默氏症等神經退化性疾病，或是接觸化療藥物等有害物質而受損，這些細胞就會開始喪失產生能量的能力，而其罪魁禍首就是粒線體數量的減少。
他說，粒線體是負責產生細胞所需大部分能量的小型器官狀結構。從腦細胞到肌肉細胞，隨著粒線體數量下降，細胞的健康狀況也隨之惡化，最後將喪失功能。
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「奈米花」，使幹細胞產生兩倍粒線體
他們的研究，結合了微小的花狀奈米顆粒和幹細胞，在這些又稱為「奈米花」的花狀奈米顆粒作用下，幹細胞產生的粒線體數量是正常標準的兩倍。當這些增強的幹細胞被放置在衰老或受損細胞的附近時，它們會將多餘的粒線體，移轉給這些衰老或受損的細胞。
這種將粒線體分享給附近衰老或受損細胞的方式，很像是電池互換，而不只是一般的充電。有了新補充的粒線體之後，那些原本衰老或受損的細胞可以重新恢復能量及功能，就算暴露在化療藥物等有害物質下，也可避免死亡。
雖然細胞會自然交換粒線體，但研究發現經由奈米花增強的幹細胞，也就是俗稱「粒線體生物工廠」其所移轉的粒線體數量，達到未經處理幹細胞的兩倍到四倍。
這篇論文第一作者、德州農工大學生物醫學工程博士生John Soukar表示，粒線體交換效率提升這麼多，遠遠超出他們的預期。他形容這就像是給舊電子產品換上新電池組，他們不是把舊電池扔掉，而是把正常電池裡那些充滿電的電池組，裝到故障的電池裡。
Akhilesh K. Gaharwar表示，這是利用衰老組織自己的生物機制，為其充電的早期但令人興奮的一步。如果他們能夠安全地增強這種天然的能量共享系統，或許有一天能夠減緩、甚至逆轉細胞衰老造成的影響。
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奈米結合幹細胞，成為再生醫療的重要研發方向
這些奈米顆粒是由二硫化鉬組成，二硫化鉬是一種無機化合物，能夠在很微小的狀態下，呈現多種的二度空間形態。這種二硫化鉬奈米花可以促進粒線體的生成，把供應的細胞轉化為粒線體生物工廠。
Akhilesh K. Gaharwar指出，幹細胞治療潛力，一直是組織再生領域最尖端研究的熱門焦點，利用奈米顆粒增強幹細胞的功能，則進一步提昇這些細胞療效的可能性。
這項方法的主要優勢之一，在於具有潛在的通用性，雖然該方法的潛力尚未完全發揮，但基本上它可以治療全身各處組織的功能喪失。
「你可以把這些細胞注射到病患身體的任何部位。」他說。這僅僅是個開始，他們將一直研究下去，隨時都有可能發現新的方法，以及新的疾病療法。
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Ref. :https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505237122
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