去掉线粒体的细胞揭示“生命电池”的真相——UT西南大学开创的干细胞生物学新篇章

1. “细胞的电池”整体取出——强制线粒体自噬

“通过我们的新工具，我们能够自由解析线粒体数量和线粒体基因组对细胞和个体的影响。”——德克萨斯大学西南医学中心的吴俊副教授在Cell杂志在线版中介绍了他们的最新论文newswise.com。

线粒体被称为ATP的“能量工厂”，但近年来其在细胞死亡、分化诱导、衰老、发育时序控制等多方面的作用被报道phys.org。阻碍其解明的是无法创造“完全失去线粒体的状态”。吴等通过基因改造强制激活细胞处理受损线粒体的途径——线粒体自噬（如PINK1/Parkin途径），在短时间内从hPSC中去除线粒体，确立了“强制线粒体自噬”。

2. 没有线粒体的细胞也能存活5天

完全失去线粒体的hPSC停止分裂，但在培养皿中存活约120小时，大规模重组核基因的转录模式，由核编码酶代替能量代谢。抑制788个基因/激活1,696个基因的动态转录重编程，暗示细胞在“核-线粒体对话”中断时立即启动补偿机制。

在SNS上，Cell杂志官方账号发布了〈“Now online! Unraveling mitochondrial influence … via enforced mitophagy”〉的帖子，记录了19条评论、55次转发和超过9,000次印象twstalker.com。

吴研究室也介绍了〈“Excited to share our new study in Cell—what began as pure curiosity …”〉，研究者社区纷纷表示祝贺。同日，标签#mitochondrialmedicine和#stemcells在X（旧Twitter）上成为热门话题，临床医生称其为“线粒体病模型制作的革命性突破”。

3. 人类 vs. 类人猿——“线粒体主权”的去向

研究团队接下来将缺乏线粒体的hPSC与黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、猩猩的PSC融合。尽管“复合细胞”中共存两种核基因组和两种线粒体，但在数日内仅人类线粒体残留的现象被确认。另一方面，若事先去除人类线粒体，保留类人猿线粒体，则类人猿线粒体占优势phys.org。

基因表达分析显示，人类与类人猿线粒体差异引起的转录变化微小，但大多数变化基因与“脑发育”“神经疾病”相关。SNS上，进化生物学家社区对此点关注，讨论了“线粒体可能对人类特有的脑功能做出贡献”的帖子在Bluesky上出现（超过1000个赞）。

4. 胚胎发育中线粒体数量的“阈值”

在小鼠胚胎中应用相同方法，

• 65%以上缺损胚胎：无法着床

• 约30%缺损胚胎：发育延迟→12.5天时正常化
  的量依赖性影响被揭示newswise.com。这也对再生医学和不孕不育治疗中讨论的“线粒体置换疗法（MRT）”提供了启示。
  
  
  

5. 再生医学、衰老研究、太空生物学——应用的可能性

1. 线粒体病建模
   通过强制线粒体自噬选择性去除患者来源hPSC的突变线粒体→引入健康供体来源的线粒体，为“细胞内线粒体移植”铺路。

2. 衰老机制解明
   线粒体功能下降是衰老的标志之一。通过比较完全缺损模型和部分缺损模型，可以验证ROS积累、表观基因组改变、干细胞枯竭的因果关系。

3. 太空环境适应研究
   在微重力下，线粒体形态变化和ATP产生下降被报道。结合强制线粒体自噬的iPSC类器官实验，可以模拟长期太空停留中的能量代谢变化。
   
   
   

6. 伦理与风险：完全“无线粒体细胞”能否应用于人类胚胎

人类胚胎研究在多国受到14天规则等限制。吴等的方法延缓了着床前发育，这意味着“发育时钟的人工操作”，在生殖辅助医疗中的应用需要谨慎讨论。

7. 研究交流：SNS加速了讨论的扩展

• Cell杂志官方推文在短短6小时内获得1万次印象。

• 研究人员自己的帖子实时分享实验协议和失败经验，BioRxiv版和论文最终版的差异被检验。

• 患者团体一方面欢迎“线粒体病治疗的曙光”，另一方面对“着床失败风险增加”表示担忧，两天内收集了约600条回应。
  通过SNS的可视化，专业人士、患者、市民三者在同一平台上对话，成为“开放科学”的好例子。
  
  
  

8. 未来的课题

1. 长期培养中的基因组稳定性——线粒体缺损细胞可能更容易积累核基因组突变。

2. 能量代谢的完全替代——通过代谢流量分析和蛋白质组分析测量核编码酶的“替代”极限。

3. 人类-非人灵长类嵌合体胚胎的伦理指导方针制定——评估线粒体选择性排除对行为表型的影响。