研究背景与意义 - 线粒体是真核细胞重要细胞器 与真核细胞的共生关系可追溯至17亿年前 对真核生物进化、多样化及生存至关重要[2] - 线粒体功能超越"能量工厂"刻板印象 在细胞凋亡、分化、信号转导、衰老及发育时机等过程中发挥关键作用 但哺乳动物发育对线粒体的依赖程度仍是未解问题[3] 技术突破 - 研究团队开发强制线粒体自噬新技术 通过表达PRKN蛋白并使用寡霉素A和抗霉素A处理 实现体外或体内减少或完全去除线粒体[6] - 该技术可生成不含线粒体的多能干细胞 为研究线粒体在细胞多能性和胚胎发育中的作用提供新工具[6][8] 实验发现 - 去除所有线粒体的多能干细胞停止分裂但仍可存活3-5天 该现象在小鼠胚胎干细胞、小鼠上胚层干细胞及携带MELAS突变的人诱导多能干细胞中均得到验证[8] - 线粒体缺失导致核基因组中788个基因活性降低 1696个基因活性升高 多能干细胞保留分化能力并接管线粒体的能量生产等功能[8] - 人类与非人灵长类复合细胞选择性保留人类线粒体基因组 经过数百万年进化分离后 线粒体在支持多能性方面仍基本可互换[9] - 小鼠胚胎丢失65%线粒体导致着床失败 丢失三分之一线粒体出现发育延迟 但能在受精后11-12天将线粒体数量调节回正常水平并完成正常发育[11] 应用前景 - 强制线粒体自噬技术为探索线粒体在发育、疾病和跨物种生物学作用开辟新途径 有望促进线粒体疾病研究和疗法开发[3][8] - 该技术提供强大研究工具 可用于研究线粒体在细胞功能、组织器官发育、衰老和物种进化中的不同作用[15]