一項(xiàng)新的研究表明，利用基因工程改造的線粒體將光能轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可以利用的化學(xué)能，最終能延長秀麗線蟲的壽命。這項(xiàng)研究闡明了衰老過程中的重要機(jī)制，并可能為與年齡有關(guān)的疾病帶來新的治療方法。該研究結(jié)果發(fā)表在《自然衰老》雜志上。

線粒體功能障礙在衰老過程中起核心作用，但確切的生物學(xué)原因仍在確定中。來自美國和德國的一組研究人員對秀麗線蟲的線粒體進(jìn)行了基因改造，利用來自真菌的光激活質(zhì)子泵，通過光遺傳學(xué)方法增加成年秀麗隱桿線蟲的線粒體膜電位，改善了秀麗隱桿線蟲的年齡相關(guān)表型并延長其壽命。研究結(jié)果提供了直接因果證據(jù)，表明挽救與年齡相關(guān)的線粒體膜電位下降足以減緩衰老速度，延長健康壽命和壽命。該團(tuán)隊(duì)曾在2020年發(fā)表在EMBO Reports上的一篇論文中首次描述過利用來自真菌的光激活質(zhì)子泵改造線蟲線粒體的成果。在新研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露在光線下時(shí)，質(zhì)子泵會讓帶電離子穿過膜，利用光的能量給線粒體充電。

“線粒體功能障礙在衰老過程中起著核心作用，但確切的生物學(xué)原因仍在研究中?！薄霸谶@里，我們展示了在線蟲成年期使用光激活質(zhì)子泵增加線粒體膜電位的光遺傳學(xué)，能改善秀麗隱桿線蟲的年齡相關(guān)表型，并延長其壽命?！薄拔覀冎谰€粒體功能障礙是衰老的結(jié)果，”羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心麻醉學(xué)、圍手術(shù)期醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)和生理學(xué)副教授、該研究的資深作者Andrew Wojtovich博士說。“這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，簡單地利用光能線粒體促進(jìn)新陳代謝，就能讓實(shí)驗(yàn)室線蟲活得更久、更健康。這些發(fā)現(xiàn)和新的研究工具將使我們能夠進(jìn)一步研究線粒體，并確定治療與年齡有關(guān)的疾病和更健康衰老的新方法?！?/p>

“線粒體類似于工業(yè)發(fā)電廠，它們?nèi)紵荚矗饕瞧咸烟?，為?xì)胞產(chǎn)生有用的能量，”文章第一作者Berry說?！拔覀兯龅幕旧鲜菍⑻柲茈姵匕暹B接到現(xiàn)有的發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)施上。在這種情況下，太陽能電池板就是光遺傳工具。正常的線粒體機(jī)制能夠利用光能提供ATP，除了正常的燃燒途徑?！彼麄兊陌l(fā)現(xiàn)提供了直接的因果證據(jù)，證明挽救與年齡相關(guān)的線粒體膜電位下降足以減緩衰老速度，延長健康壽命和壽命?！拔覀冃枰嗟亓私饩€粒體在動物體內(nèi)的真實(shí)表現(xiàn)?！薄笆紫仍诰€蟲中，就像目前的研究一樣，然后在培養(yǎng)的人類細(xì)胞和嚙齒動物中。這樣，未來的研究將充分了解人類疾病和衰老最可能的參與者——線粒體。”