北京同仁医院金子兵教授团队发现细胞间线粒体转移是干细胞治疗眼科疾病的重要机制

　　近日，首都医科大学附属北京同仁医院、北京市眼科研究所所长金子兵教授以通讯作者，博士后研究员姜丹以第一作者在生物医学1区杂志《Theranostics》(2018 IF: 8.063)上发表论文，首次发现人间充质干细胞能够向和多种眼细胞（包括视网膜感光细胞、色素上皮细胞和角膜内皮细胞）“捐赠线粒体和溶酶体”，通过细胞间形成的细胞纳米微管隧道（TNT），并且转移的线粒体能够帮助受损的三类眼组织细胞修复线粒体功能，有效减少细胞凋亡。对间充质干细胞在治疗眼科疾病中的机制新探索，有助于我们进一步理解细胞治疗机理和效果评价，更能拓展干细胞治疗在眼科疾病中的应用与发展。

　　近年来，干细胞治疗眼科疾病研究受到越来越多的关注。主流研究认为干细胞治疗机制主要涉及细胞分化以替代损伤细胞、抗炎作用和免疫保护等等。然而，关于干细胞移植后治疗效果的机制仍然有待进一步探索，特别是移植后干细胞和宿主细胞之间的交流互动非常值得深入探讨。

　　线粒体是细胞的能量工厂，几乎所有的生理学过程的都需要ATP的参与，同时线粒体的凋亡过程参与了各种原因引起的细胞凋亡通路。目前已知诸多眼科疾病涉及线粒体损伤，包括遗传性线粒体疾病如Fuchs角膜内皮营养不良和Leber遗传性视神经病变，也包括多种获得性眼科疾病如年龄相关性黄斑变性、青光眼和圆锥角膜等等。因此，针对线粒体损伤的有效治疗手段将会是未来治疗的一个重要发展方向。

　　如同“能源问题就是民生问题”，线粒体问题也是很多疾病治疗的关键点。在此项研究中，研究人员首先研究了角膜内皮细胞之间、视网膜色素上皮细胞之间以及光感受器和视网膜色素上皮细胞之间的细胞间物质交换，发现在正常成熟的各类眼细胞之间的线粒体交换维持较低水平，说明眼内组织细胞必须维持相对的稳态。那么是否外源性的间充质干细胞能够提供更好的“线粒体捐赠服务”呢？经研究发现，间充质干细胞是非常活跃的线粒体供体，能将其线粒体通过细胞间形成的纳米隧道微管（TNT）传递给周围成体细胞。此外受体细胞的损伤能够促进其从间充质干细胞中获取更多的线粒体。值得注意的是获取的线粒体改善了受损细胞的线粒体呼吸功能。同时，在动物体内实验中验证了经过视网膜下注射的间充质干细胞能够将其线粒体转移给感光细胞。该研究同时发现，溶酶体也与线粒体“组团”通过TNT传输至受体细胞。此外研究也初步跟踪研究了受体细胞中来自间充质干细胞的线粒体的“终命运”。有趣的是，转移到新细胞后的线粒体，其命运是多途的，在10天左右会被降解，既可被宿主细胞的溶酶体降解，也可通过外泌的囊泡排出到宿主细胞外。

　　该研究通过大量的活细胞成像结果，验证了既往研究发现的TNT的悬浮和含有肌动蛋白成分的特性之外，首次发现了TNT存在“隔山打牛”的特性，可以“穿透”数个中间细胞将线粒体“远程传输”给目标细胞。值得关注的是，这种新发现的特征将为未来干细胞治疗的临床应用提供了全新的思路，有望打破细胞治疗效果与机理方面存在的部分传统观念。