日本北海道大学（Hokkaido University）的研究团队开发出一种线粒体表面工程方法，可提升线粒体的稳定性与细胞摄取效率，为以细胞器为基础的治疗策略提供了新的技术路径。相关成果发表在《Advanced Materials Interfaces》上。

线粒体移植面临的技术瓶颈

线粒体被称为细胞的“发电厂”，负责产生维持生命活动所需的能量。当线粒体功能失常时，可能累及大脑、心脏等重要器官，引发多种疾病。目前针对线粒体疾病的治疗思路多为补充缺失的关键组分，例如某种蛋白质或抗氧化剂。而直接将线粒体递送进靶细胞、从而调控其能量代谢的“线粒体移植”策略，近年来受到越来越多的关注。

但这一策略始终面临明显的技术挑战：常规制备的线粒体较为脆弱，在操作和储存过程中会迅速丧失功能，且不易被细胞摄取。

PEG与穿膜肽的双层修饰设计

为克服上述问题，研究团队采用了一种表面工程方案，使线粒体更加稳定，并增强其与细胞相互作用的能力。具体做法是：先为分离得到的线粒体包覆一层由聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）构成的保护层。PEG在药物领域应用广泛，这层材料如同盾牌，有助于维持线粒体的结构，同时作为连接功能分子的平台。

随后，研究人员在该PEG层的外端接上细胞穿膜肽（cell-penetrating peptides，CPP）。通过将穿膜肽置于远离线粒体膜的位置，这一设计既提升了线粒体的摄取效率，也在实验条件下保护了线粒体外膜的完整性。

摄取效率与呼吸活性同步提升

在实验室实验中，经CPP–PEG工程化处理的线粒体制剂被细胞摄取的效率高于未修饰的线粒体。而且，含有修饰线粒体的受体细胞随后表现出更高的线粒体呼吸活性。

研究团队将这一新方法命名为“e-MITO”，意为增强型人工设计线粒体（enhanced artificially designed mitochondria）。

该研究负责人Yuma Yamada表示：“这种方法的模块化特性可能是一个真正的优势，使我们能够设计针对特定疾病或组织的线粒体。这项工作代表着一个新领域的早期一步，即细胞器本身作为治疗工具，就像基因、蛋白质和细胞一样。细胞器来源的材料未来可能为控制细胞功能提供新的机会。”

从技术定位看，e-MITO属于对线粒体表面进行化学与多肽修饰的通用型工具，其模块化设计意味着可通过更换靶向分子适配不同组织或疾病模型。对于从事细胞代谢、线粒体生物学及细胞器递送研究的实验室而言，该方案提供了一种可参考的表面修饰思路，但距离临床转化仍需更多验证。

来源：BioTechniques（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）