作者：安法醫新抗老科學研究中心 研發長 吳杰浩
(歡迎分享與引用，請註明出處：安法醫新抗老科學研究中心，謝謝)

 

衰老、心血管疾病、神經退行性疾病，甚至癌症化療後的器官損傷，背後其實常常指向同一個核心問題——線粒體功能衰退。

線粒體被稱為細胞的“發電廠”，一旦數量減少或功能下降，細胞就會陷入能量不足、氧化壓力升高、修復能力減弱的惡性循環。過去幾十年，醫學界嘗試用藥物刺激線粒體生成，但效果短暫、需要反復給藥，始終難以真正解決問題。

2025 年，美國德州農工大學團隊在《美國國家科學院院刊（PNAS）》發表的一項研究，提出了一條全新的思路：不是修復受損細胞，而是先訓練“健康細胞”成為線粒體工廠，再把新的線粒體“送”過去。

 

一、細胞其實會“互相支援”，只是效率太低

近年來，科學家發現細胞之間存在一種天然現象，稱為線粒體轉移（intercellular mitochondrial transfer）。
當某些細胞能量不足時，鄰近的健康細胞可以通過細胞間通道，將線粒體傳遞過去，幫助其恢復功能。

問題在於——
這種轉移效率非常低，遠不足以應對疾病或衰老造成的大規模損傷。

 

二、研究突破：把幹細胞變成“線粒體工廠”

這項研究的關鍵創新，在於引入了一種具有原子缺陷結構的二硫化鉬納米材料（MoS₂ nanoflowers）。

研究人員並沒有直接把納米材料用在受損細胞上，而是先將其用於間充質幹細胞（MSC）：

• 納米花進入幹細胞後
• 清除過量活性氧（ROS）
• 啟動 SIRT1–PGC-1α–TFAM 這一經典的線粒體生合成通路

結果是：
➡ 幹細胞內線粒體數量顯著增加（mtDNA 約提升 2 倍）
➡ ATP 生成與線粒體呼吸能力明顯增強

這些幹細胞，被作者形象地稱為：
“線粒體生物工廠（Mitochondrial Biofactories）”

 

三、關鍵不是“製造”，而是“傳遞”

當這些“線粒體工廠型”幹細胞與受損細胞共培養時，研究人員觀察到：

• 線粒體通過隧道樣納米管（Tunneling Nanotubes, TNTs）直接轉移
• 轉移效率提升 2–4 倍
• 明確排除了“只是染料或納米材料轉移”的可能

更重要的是，這些被轉移的線粒體並不是“擺設”，而是真正整合進受體細胞的線粒體網路中，持續參與能量代謝。

 

四、在損傷模型中，幾乎實現“能量重啟”

研究進一步在多種損傷模型中驗證了效果，包括：

• 線粒體呼吸鏈抑制
• 化療藥物（如 Doxorubicin）誘導的心臟細胞損傷

結果顯示，接受線粒體轉移的細胞：

• ATP 水準顯著恢復
• 氧化壓力下降
• 凋亡與細胞死亡明顯減少

研究團隊形容這一過程就像：

“給細胞換一塊新電池，而不是修一塊舊電池。”

 

五、這項研究意味著什麼？

這項工作的重要性，不在於某一種材料本身，而在於它提出了一種全新的治療邏輯：

• 不依賴基因改造
• 不需要長期用藥
• 利用並放大身體本就存在的修復機制

未來潛在應用方向包括：

• 抗衰老醫學
• 心血管與神經退行性疾病
• 癌症治療相關的器官保護
• 線粒體疾病與代謝異常

當然，目前研究仍停留在實驗室階段，距離臨床應用仍需安全性與動物實驗驗證。但可以確定的是，“以線粒體為核心的細胞修復策略”，正在成為再生醫學與抗衰老領域的重要新方向。

 

参考文献
Soukar J. et al. Nanomaterial-induced mitochondrial biogenesis enhances intercellular mitochondrial transfer efficiency.

PNAS 2025 Vol. 122 No. 43 e2505237122

Vacancy-rich MoS₂ nanoflowers activate the SIRT1–PGC-1α pathway, promoting mitochondrial biogenesis and enhancing cellular bioenergetics, thereby converting MSCs into mitochondrial biofactories.

具有原子缺陷結構的二硫化鉬納米材料（MoS₂ nanoflowers）。

線粒體通過隧道樣納米管（Tunneling Nanotubes, TNTs）直接轉移