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激活细胞“能量工厂”(科技视角)

随着社会老龄化加速,阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病受到越来越多的关注。世界卫生组织的最新数据显示,近年来,全球每年仅阿尔茨海默病新发病例就接近1000万例。目前,神经退行性疾病尤其是认知障碍的发病机制尚未被医学界完全了解。近日,法国国家健康与医学研究所、波尔多大学马兰迪神经中心和加拿大蒙克顿大学联合发表的最新成果,首次直接证明改善线粒体功能可以逆转小鼠的记忆缺陷。这一科学发现不仅加深了mga人对神经退行性疾病发病机制的认识,也为寻找更有效的治疗路径开辟了新思路。之前的许多研究表明线粒体功能障碍与神经元损伤密切相关。线粒体常被称为细胞的“能量工厂”,主要负责合成和供应三磷酸腺苷,为神经元等高能细胞活动提供能量。大脑是人体的高耗能器官,任何能量供应障碍都会直接影响认知功能。在许多神经退行性疾病病例中观察到线粒体功能下降。然而,很难确定这种现象是“因”还是“果”。 “利用一种新的化学遗传学工具,我们可以直接操纵线粒体的功能,以证明与认知障碍的因果关系。”法国国家健康与医学研究所研究主任乔瓦尼·马尔西卡诺表示,线粒体功能下降可能导致神经退行性疾病。本世纪初,研究rs开发了一种名为“Dreadd”的化学遗传学工具。这种受体工具通过基因工程植入细胞内,不受体内物质影响。它只有在外源药物的作用下才会被激活,从而实现对细胞活动的“远程控制”。 Dreadd 受体通常用于研究神经回路并间接影响细胞内的能量代谢。像Pransya这样的研究团队的成功在于对Dreadd进行修饰,然后将其靶向并表达在线粒体膜上,并将其与一种称为“GS蛋白”的信号分子结合起来,构建出一种新的受体工具。新的受体工具就像一个“分子开关”,平时保持关闭状态,但当被某种药物激活时,线粒体就会“步进”新陈代谢。在活跃的局部神经元中,线粒体活性可增加约10%。虽然这个范围很小,但对于改善记忆缺陷很有用。研究团队首先在文化中验证了这个工具的功能d细胞并证实它可以增加线粒体膜电位和耗氧量。然后他们将其应用于海马神经元。海马体是大脑中负责学习和记忆的关键区域,也是最先受到神经退行性疾病影响的区域。在模型实验中,研究小组比较了阿尔茨海默病和额颞叶痴呆的表现。受试小鼠表现出严重的行为缺陷,但在受体工具激活后明显改善,几乎恢复到对照组正常小鼠的水平。这表明线粒体功能障碍不仅是一种伴随现象,而且是认知症状的直接原因之一。进一步的研究显示了一种可能的作用机制:线粒体“开关”激活后,能量代谢得到改善,突触活动增加,炎症反应减少。这些变化共同促进了经济的复苏记忆功能。然而,科学家们也承认,其分子机制尚未完全了解。不同脑区的线粒体反应是否一致,长期刺激是否会带来新的风险,仍需进一步研究。通过“概念验证”,该研究展示了靶向线粒体的潜力。过去,人们尝试用药物来改善线粒体代谢,但往往效果间接且效果有限。使用活性蛋白的方法虽然可以维持线粒体功能,但依赖于外部干预。此时开发出来的受体工具可以激活细胞自身的信号系统,让“能量工厂”重新赋能,激活主要的能量转换环节。然而,该成果应用于临床仍面临诸多挑战。目前的实验依赖于病毒载体并由特定的化合物激活,而这些化合物很难被激活。直接应用于人体。虽然小鼠模型可以重现神经退行性疾病的一些特征,但人类疾病更为复杂;线粒体活性的长期增强还可能导致潜在的副作用,例如氧化应激。下一步,研究人员计划利用这种受体工具来探索不同大脑区域和不同细胞类型的神经变性机制,并评估长期干预对疾病进展和神经元存活的影响。生命科学非常复杂和精密。随着生物工程方法的不断丰富,科学家的研究帐篷正向着生命微观层面渗透得更多。追寻细胞深处的答案将为攻克神经退行性疾病带来更多可能性。 《每日人物》(2025年10月27日第14页)