浙大邵逸夫醫(yī)院研究團隊重大成果登上《自然》雜志 率先在骨關(guān)節(jié)炎治療上“實現(xiàn)突破”
人體也能“光合作用”？讓退變的細胞重獲年輕？
將小鼠“60歲”的衰老退變軟骨細胞恢復(fù)至“20歲”狀態(tài)
在動畫片《大力水手》中，大力水手只要吃了菠菜，就能補充到足夠的能量，瞬間變強變壯，給很多人留下深刻印象。如今，菠菜除了每天照常出現(xiàn)在我們餐桌上外，科學(xué)家們真正賦予了它“力大無窮”的期待。
浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院骨科林賢豐醫(yī)師、范順武教授團隊與浙江大學(xué)化學(xué)系唐�？到淌趫F隊成功從菠菜中提取了具有光合作用的“生物電池”——類囊體，并通過精密的制備技術(shù)，在國際上首次實現(xiàn)植物的類囊體跨物種遞送到動物體衰老病變的細胞內(nèi)，讓動物細胞也擁有植物光合作用的能量，以此敲開逆轉(zhuǎn)細胞退變衰老的“時光之門”。
北京時間今天凌晨，《基于植物來源的天然光合作用系統(tǒng)增強細胞合成代謝》（A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism）這項原創(chuàng)性科研成果被國際頂級期刊《自然》（Nature）雜志以長文（Article）形式刊登。論文第一作者為浙大邵逸夫醫(yī)院陳鵬飛博士、劉欣特聘研究員和顧辰輝博士生；通訊作者是浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院骨科林賢豐特聘研究員/主治醫(yī)師、范順武教授和浙江大學(xué)化學(xué)系唐�？到淌�。
該項研究最令人興奮之處在于，團隊開發(fā)了細胞膜納米涂層技術(shù)，將哺乳動物細胞膜包覆在納米化植物類囊體外層，通過細胞膜偽裝包封的方式巧妙地將植物類囊體種間移植到哺乳動物細胞，成功解鎖跨物種間能量傳遞的“密碼”，實現(xiàn)特異性供應(yīng)能量，并在退行性骨關(guān)節(jié)炎疾病的治療應(yīng)用中得以驗證。
巧用植物“光合作用”
為動物細胞“充電”
隨著疾病研究的進展，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，動物細胞能量不足是組織衰老和退行性疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵原因。正如人類一日三餐需要補充營養(yǎng)一樣，細胞更新代謝也需要能量和物質(zhì)補給，而ATP和NADPH就是細胞再生修復(fù)不可或缺的能量貨幣和物質(zhì)貨幣。然而，向退變細胞提供直接能量和物質(zhì)卻是個巨大的科學(xué)難題。
基于此，林賢豐提出一個設(shè)想：“能否設(shè)計一個‘充電’裝置，在細胞內(nèi)可控地產(chǎn)生ATP和NADPH？”一次課題組頭腦風(fēng)暴，開辟出一片研究新天地。然而，對于如何利用生物材料合成ATP和NADPH，科學(xué)家們已經(jīng)做出了巨大努力，但是如何讓細胞“接受”這樣一種外來裝置，并精準(zhǔn)地調(diào)控ATP和NADPH的濃度一直是該領(lǐng)域的世界級難題。
基于浙大邵逸夫醫(yī)院骨科科研團隊在生物材料領(lǐng)域的長期深耕，團隊敏銳地將目光投向了神奇的自然界。“我們都知道，植物可以進行光合作用，通過吸收二氧化碳產(chǎn)生氧氣和糖，而動物卻不能。所以當(dāng)動物細胞發(fā)生退變就不可逆。那么，能不能將植物的能量供應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至動物細胞成為補給能量的‘生物電池’？”
眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。數(shù)十億年來，植物已經(jīng)進化出了一個近乎完美的能量供應(yīng)細胞器——類囊體，正是一個可控、穩(wěn)定生成ATP和NADPH的能量工廠。
研究團隊一趟趟往返菜市場，尋找最適合獲取類囊體的植物。白菜、胡蘿卜、洋蔥、青菜、花菜……一次次提取、測試，最后，研究團隊把目光鎖定在了每天都吃的、菜市場中最綠的，也是在研究植物代謝領(lǐng)域較為普遍的菠菜作為原材料，經(jīng)過不懈努力，成功提取并純化了菠菜綠葉中的類囊體組分。
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