Nature：浙大科学家利用源自植物的纳米类囊体单元改善动物细胞合成代谢，有望减缓进展性疾病进展

在一项新的研究中，来自中国浙江大学医学院的一个研究团队开发出一种方法，在治疗小鼠的骨关节炎时使用来自植物的光合细胞。相关研究结果发表在2022年12月15日的Nature期刊上，论文标题为“A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism”。

在这篇论文中，该团队描述了他们如何在植物中构建出纳米级的类囊体结构，即纳米类囊体单元（nanothylakoid unit），并将它们递送到动物细胞中，作为减缓或阻止疾病进展的一种方式。作为该团队的两名成员，Pengfei Chen和Xianfeng Lin也在同期Nature期刊上发表了一篇标题为“Plant-cell machinery for making metabolites transferred to mammalian cells”的研究简报形式的文章，概述了他们的研究工作。

先前的研究已表明，在诸如骨关节炎之类的一些进展性疾病中，由于合成代谢（将简单分子转化为复杂分子）不足，细胞缺乏正常运作所需的能量。先前的研究还表明，化合物ATP提供了哺乳动物细胞所需的能量。

此外，先前的研究还发现，分子NADPH在允许细胞使用ATP方面发挥着重要作用。最后，先前的研究还表明，ATP和NADPH都是在植物的光合作用中产生的。因此，该团队想知道是否有可能将某种植物分子机器递送到哺乳动物细胞中，在那里当光照激发光合作用过程时，它可以被用来产生ATP和NADPH，供哺乳动物细胞使用。

制备和表征软骨细胞膜-纳米类囊体单元。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05499-y。

为了找到答案，该团队利用植物叶绿体构建出称为纳米类囊体单元的结构。他们随后用小鼠细胞覆盖它们，以防止当纳米类囊体单元被注射到患有骨关节炎的小鼠膝关节时，小鼠免疫系统对它们进行攻击。

接下来，他们用灯光照射小鼠膝关节以激发光合作用过程，从而产生ATP和NADPH。他们的测试结果显示，该技术导致小鼠细胞的合成代谢得到改善，这反过来又导致受试小鼠的疾病进展减少（软骨退化放缓）。

该团队表示，他们的初步实验表明，他们的方法有希望成为治疗进展性疾病的一种新疗法。他们还指出，同样的方法可用于让细胞进行代谢，作为构建生物燃料和也许其他有用化学物质过程的一部分。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Pengfei Chen et al. A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05499-y.

2. Pengfei Chen et al. Plant-cell machinery for making metabolites transferred to mammalian cells. Nature, 2022, doi:10.1038/d41586-022-03629-0.

3. Using plant-derived nanothylakoid units to induce anabolism in mammals to reduce disease progression
https://phys.org/news/2022-12-plant-derived-nanothylakoid-anabolism-mammals-disease.html