Nature子刊：基因改造線粒體延長壽命

　　線粒體（mitochondrion），是細胞的“能量工廠”，線粒體內有一套獨立于細胞核的遺傳物質——線粒體DNA（mtDNA）。由于線粒體在能量穩態中的重要作用，因此，線粒體障礙會導致多種疾病發生，包括發育障礙、神經肌肉疾病、代謝疾病、癌癥進展等等。

　　此外，線粒體功能障礙在衰老過程中也發揮著重要作用，但其背后的具體機制仍不清楚。

　　近日，羅切斯特大學醫學中心、德國農場動物生物學研究所、華盛頓大學、慕尼黑工業大學的研究人員合作，在 Nature 子刊 Nature Aging 上發表了題為：Optogenetic rejuvenation of mitochondrial membrane potential extends C. elegans lifespan 的研究論文。

　　該研究通過基因工程改造秀麗隱桿線蟲的線粒體，使其可以將光能轉化為細胞可利用的化學能，改善其年齡相關表型，并延長壽命約30%。這項研究闡明了衰老過程中的重要機制，并可能為與年齡有關的疾病帶來新的治療方法。

　　研究團隊對秀麗隱桿線蟲的線粒體進行了基因改造，使其攜帶了從真菌中獲得的光激活質子泵，該團隊于2020年發表在 EMBO Reports 期刊的論文中首次描述了這一成就【2】。

　　在這項最新研究中，研究團隊發現，當暴露在光線下時，這種光激活質子泵會讓帶電離子穿過線粒體膜，利用光的能量給線粒體充電。

　　線粒體被稱為細胞中的發電廠，線粒體燃燒碳源（主要是葡萄糖），為細胞產生能量。而這項研究所做的相當于將太陽能電池板連接到火力發電廠基礎設施上。而太陽能電池板其實就是光遺傳工具。在這種改造后，線粒體就能夠額外利用光能產生ATP。

　　線粒體功能障礙是衰老的結果，這項研究發現，簡單地利用光能線粒體促進新陳代謝就能讓秀麗隱桿線蟲活得更久、更健康。這些發現和新的研究工具將使我們能夠進一步研究線粒體，并確定治療與年齡有關的疾病和更健康衰老的新方法。

　　這項研究發現提供了直接的因果證據，證明了挽救與年齡相關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。

　　研究團隊表示，還需要更多地了解線粒體在動物體內的真實表現。首先在線蟲中，就像目前的研究一樣，然后在培養的人類細胞，以及在嚙齒動物模型中進一步驗證。以充分了解人類疾病和衰老最可能的參與者。