Nat Commun丨李振華團(tuán)隊(duì)提出液-液相分離水凝膠遞送線粒體新策略，破解線粒體移植難題，讓受損心臟“重新充能”

心血管疾病仍是全球范圍 內(nèi)威脅 人類健康的首要疾病，其中，急性心肌梗死后的心肌缺血再灌注損傷（ Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury,MIRI）是導(dǎo)致患者預(yù)后不良和心力衰竭的重要原因。盡管開通血管、恢復(fù)供血是搶救心梗患者的關(guān)鍵手段，但血流恢復(fù)后所引發(fā)的氧化應(yīng)激、鈣離子超載和線粒體損傷，往往會進(jìn)一步加重心肌細(xì)胞死亡，限制臨床 治療效果 。如何在再灌注后進(jìn)一步保護(hù)心肌、恢復(fù)心臟功能，已成為心血管研究領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。

線粒體作為細(xì)胞能量代謝的核心細(xì)胞器，被譽(yù)為細(xì)胞的 “ 能量工廠 ” 。近年來興起的 線粒體移植治療（ Mitochondrial Transplantation Therapy,MTT） ，通過向受損組織遞送健康線粒體， 提高 受損細(xì)胞 的 能量代謝能力，被認(rèn)為是治療心肌損傷的重要前沿方向。然而，該策略在臨床轉(zhuǎn)化中仍面臨關(guān)鍵瓶頸： 離體線粒體極其脆弱，在體外遞送過程中易受到胞外高濃度鈣離子攻擊而快速失活；同時，現(xiàn)有傳統(tǒng)單相水凝膠遞送體系保護(hù)能力有限，難以兼顧線粒體活性維持、組織滯留和高效遞送等需求 。

近日， 來自南方醫(yī)科大學(xué) 第十附屬醫(yī)院李振華研究員 與 河北大學(xué)王學(xué)一副教授 團(tuán)隊(duì) 在 Nature Communications 期刊上發(fā)表題為 Transplantation of active mitochondria condensed in liquid-liquid phase-separated hydrogels ameliorates myocardial ischemia-reperfusion injury 的研究成果，提出一種全新的線粒體保護(hù)與遞送策略——液-液相分離（LLPS）水凝膠線粒體移植平臺。該研究證明，通過材料微結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，可顯著提升線粒體移植療效，為心肌損傷修復(fù)提供了新的理論與技術(shù) 支持 。

從 “ 傳統(tǒng)載體 ” 到 “ 智能遞送 ” ：液 - 液相分離水凝膠帶來新突破

傳統(tǒng)單相水凝膠由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)均 一 ，線粒體在其中呈隨機(jī)分散狀態(tài)，外界鈣離子可自由擴(kuò)散進(jìn)入凝膠內(nèi)部，因此難以有效阻隔高 鈣環(huán)境 對線粒體造成的損傷，保護(hù)作用相對有限。針對這一關(guān)鍵瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新構(gòu)建 了由聚乙二醇 （ PEG ）和明膠（ Gelatin ）組成的 LLPS 溫敏水凝膠體系。該材料可自發(fā)形成獨(dú)特的雙相微結(jié)構(gòu)：線粒體被選擇性富集于 PEG 微區(qū) 中，外層明膠連續(xù)相則構(gòu)建出天然保護(hù)屏障，從而賦予體系傳統(tǒng)單相水凝膠難以兼具的多重優(yōu)勢（圖1）。

圖 1. LLPS 水凝膠 保持 線粒體 活性 并 促進(jìn) 心肌缺血再灌注損傷 修復(fù) 。

首先，保護(hù)能力更強(qiáng)。明膠中的羧基能夠主動 螯合鈣 離子，在局部形成 “ 鈣緩沖層 ” ，有效降低線粒體周圍微環(huán)境中的鈣離子濃度，顯著減輕鈣超載引發(fā)的線粒體損傷。其次，線粒體活性更高。線粒體在 PEG 微區(qū)內(nèi)高密度聚集，產(chǎn)生類似細(xì)胞內(nèi)天然環(huán)境的 “ 擁擠效應(yīng) ” ，從而提升線粒體氧化磷酸化效率，增強(qiáng) ATP 生成能力和整體代謝活性。最后，遞送性能更優(yōu)。 研究發(fā)現(xiàn)，液 - 液相分離結(jié)構(gòu)顯著提高了體系的溶膠 - 凝膠轉(zhuǎn)變溫度，使其在體溫條件下仍保持凝膠狀態(tài) ，注射后可顯著增強(qiáng)線粒體在心肌組織中的局部滯留；與此同時，又能快速釋放活性線粒體，并被心肌細(xì)胞高效攝取，真正實(shí)現(xiàn) “ 留得住、放得出、送得到 ” 。

動物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：顯著改善心功能，促進(jìn)受損心臟修復(fù)

在大鼠心肌缺血再灌注模型中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，采用液 - 液相分離水凝膠遞送線粒體后，治療效果顯著優(yōu)于 裸 線粒體和傳統(tǒng)單相水凝膠組。治療 28 天后，實(shí)驗(yàn)動物左心室射血分?jǐn)?shù)（ LVEF ），明顯高于對照組及傳統(tǒng)單相水凝膠組。與此同時，受損心肌區(qū)域纖維化顯著減少， 梗死區(qū) 心室壁厚度得到保留，局部血管新生增強(qiáng)，心臟結(jié)構(gòu)與功能均獲得系統(tǒng)性修復(fù)。

為線粒體移植走向臨床提供新方案

本研究首次系統(tǒng)證明， 液 - 液相分離水凝膠在保護(hù)線粒體活性和提升 心肌缺血再灌注損 傷 治療效果方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)單相水凝膠體系 。其核心價(jià)值在于通過材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時實(shí)現(xiàn)了線粒體保護(hù)、 高效 遞送和功能增強(qiáng)，為線粒體移植臨床轉(zhuǎn)化提供了可行路徑。這一成果不僅為心肌梗死及再灌注損傷治療提供了創(chuàng)新策略，也有望拓展至腦卒中、急性腎損傷、肝臟缺血損傷等多種 線粒體功能障礙相關(guān) 重大疾病治療領(lǐng)域，為細(xì)胞器治療和精準(zhǔn)遞送材料的發(fā)展開辟新方向。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-71765-6

制版人： 十一

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