Cell Rep：科学家成功开发出高通量线粒体转移设备

2021年1月4日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们开发出了一种简单的高通量方法来将离体的线粒体及其相关的线粒体DNA转移到哺乳动物的细胞中，这种新型方法或能帮助研究人员通过修饰细胞中的关键遗传组分，从而研究并治疗诸如癌症、糖尿病和代谢性疾病等多种疾病。

文章中，研究人员介绍了他们新开发的名为MitoPunch的设备如何同时将线粒体转移到10万个甚至更多的受体细胞中，这或许是对当前线粒体转移技术的重大改进。研究人员开发该设备旨在通过利用受控且可操作的方法来理解线粒体DNA的突变，从而改善人类细胞的功能或者更好地模拟人类线粒体疾病。

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研究者Alexander Sercel说道，开发出携带理想线粒体DNA序列的细胞的能力或能帮助我们研究线粒体的基因组和细胞核如何相互作用来调节细胞的功能，这对于理解并潜在治疗人类疾病至关重要。线粒体作为细胞的能量工厂，其遗传自母亲机体；同时线粒体还依赖于线粒体DNA的完整性来发挥必要的功能，线粒体DNA遗传性或获得性的突变能够明显损伤细胞的能量产生并且可能会诱发严重疾病的发生。

目前，操控线粒体DNA的技术落后于控制细胞核中DNA技术的进展，这或许有助于帮助科学家们开发新型疾病模型以及因这些突变所诱发的疾病的再生疗法；然而，目前的方法非常有限且复杂，大多数情况下只能将携带所需线粒体DNA序列的线粒体运输到有限数量和种类的细胞中。MitoPunch设备操作非常简单，其允许从不同供体细胞类型分离的广泛线粒体转移到多种受体细胞类型中，甚至是非人类物种，包括从小鼠机体分离的细胞等。

文章第一作者Alexander Patananan说道，MitoPunch与其它技术的不同之处在于，其能够改造非永生且非恶性的细胞，比如人类皮肤细胞，从而产生独特的线粒体DNA-核基因的组合。这一研究进展就能帮助我们研究特定类型的线粒体DNA序列对细胞功能的影响，同时使得这些细胞重编程为诱导多能干细胞，随后分化为功能性的脂肪、软骨和骨质细胞等。MitoPunch设备的开发基于此前的一种技术和一种名为光热纳米片（photothermal nanoblade）的设备，研究人员于2016年开发了这种设备；但并不像光热纳米片需要复杂的激光和光学系统来进行操作，MitoPunch设备能通过利用压力推动一个立体的线粒体悬浮液通过一个涂有细胞的多孔膜来发挥作用；研究者指出，这种施加的压力梯度能够在离散位置创造一种刺穿细胞膜的能力，并能允许线粒体直接进入受体细胞中，随后进行细胞膜的修复。

研究者Teitell指出，当我们第一次创造出这种光热纳米片时，我们就需要一种高通量更容易使用的系统，让其它实验室也更容易进行组装和操作。这种新型设备非常有效，其能帮助研究人员以一种简单的方法来研究线粒体的基因组，从而帮助解释指导多种细胞功能的基本生物学机制，未来或有望帮助治疗线粒体DNA疾病。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Alexander N.Patananan，Alexander J.Sercel，Ting-Hsiang Wu, et al. Pressure-Driven Mitochondrial Transfer Pipeline Generates Mammalian Cells of Desired Genetic Combinations and Fates, Cell Reports (2020). doi：10.1016/j.celrep.2020.108562