人也能进行光合作用？浙江的团队科研成果获国际突破

菠菜，曾因“大力水手”这个卡通形象给许多人留下深刻的童年回忆。如今，菠菜除了照常出现在餐桌上外，科学家们真正赋予了它“力大无穷”的期待。

用菠菜提取物给动物细胞“充电”，就能延缓细胞衰老，实现返老还童？如同科幻电影一般的场景正在照进现实。

浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科林贤丰医师、范顺武教授团队与浙江大学化学系唐睿康教授团队成功从菠菜中提取了具有光合作用的“生物电池”——类囊体，并通过精密的制备技术，在国际上首次实现植物的类囊体跨物种递送到动物体衰老病变的细胞内，让动物细胞也拥有植物光合作用的能量，以此敲开逆转细胞退变衰老的“时光之门”。

北京时间12月8日，这项原创性科研成果被国际顶级期刊《自然》（Nature）杂志以长文（Article）形式刊登。论文第一作者为浙江大学医学院附属邵逸夫医院陈鹏飞博士、刘欣特聘研究员和顾辰辉博士生；通讯作者是浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科林贤丰特聘研究员、范顺武教授和浙江大学化学系唐睿康教授。

“遵循自然规律、创新性突破向细胞输送能量的世界难题、开辟了代谢工程的可能性……”《自然》（Nature）杂志资深编辑和审稿人对这项最新研究成果给予高度评价。

巧用菠菜提取物 为动物细胞“充电”

据介绍，该研究最令人兴奋之处在于，团队开发了细胞膜纳米涂层技术，将哺乳动物细胞膜包覆在纳米化植物类囊体外层，通过细胞膜伪装包封的方式巧妙地将植物类囊体种间移植到哺乳动物细胞，成功解锁跨物种间的能量传递的“密码”，实现特异性供应能量，并在退行性骨关节炎疾病的治疗应用中得以验证。

这并不是一件容易的事。长久以来，跨物种递送生物活性组分研究进展缓慢。尤其是人体拥有一套复杂的免疫系统，以巨噬细胞为主的各类免疫细胞会对异物进行主动识别和吞噬清除，进而再通过溶酶体降解消化异物。

如何才能克服物种间的屏障？团队成员、浙大邵逸夫医院骨科陈鹏飞尝试了脂质体包载等多种递送方法，但始终没有取得预期的理想效果。“用细胞自己的细胞膜来包载怎么样？利用同源靶向作用原理，让细胞以为我们所递送的类囊体是‘自己人’，从而避免体内的免疫排斥，实现细胞跨界移植纳米植物类囊体。”经过一番摸索，团队成功用细胞膜“伪装”了纳米类囊体“瞒天过海”，实现了纳米类囊体的胞内递送。

“外源生物材料从溶酶体逃离是实现成功递送的重要环节，我们通过多种胞吞抑制试验反复验证了动物细胞不再将纳米类囊体作为‘异物’进行清除，从而使其成为它的一部分。”研究团队成员、浙大邵逸夫医院生物医学研究中心特聘研究员刘欣说，这也就意味着，研究团队掌握了延缓动物细胞退变衰老的“黑科技”。

率先在骨关节炎治疗上“实现突破”

这种令人振奋的纳米类囊体“黑科技”在体内到底能够发挥多大的作用？这是整个审稿过程中，不同学科领域的国际顶尖审稿人最关心的问题。

为了检验这类“生物电池”是否能逆转病变细胞代谢状态，团队首先选择了骨关节炎的疾病模型对这类“生物电池”进行“概念性验证”。骨关节炎是目前临床上致畸致残的最主要原因之一，正是由于软骨细胞的能量代谢失衡，ATP、NADPH耗竭而导致关节软骨破坏。目前骨关节炎的生物治疗还无法系统性地纠正损伤退变软骨细胞的代谢失衡，因此临床预后不佳。

浙大邵逸夫医院骨科主任范顺武教授带领科研团队历经一年多的时间，不断寻求各种跨学科的技术手段，系统地验证了软骨细胞膜包封的纳米类囊体不仅可以有效地逃避免疫系统清除，同时还能够被退变的软骨细胞选择性摄取。通过体外无创化光照治疗，实现精确增强退变软骨细胞内的ATP、NADPH水平并能维持足够的“续航”能力，从而重塑软骨细胞的合成代谢，实现退行性骨关节炎疾病的治疗。

浙江大学唐睿康教授说：“这项研究展示了将天然植物来源的类囊体跨物种移植到哺乳动物细胞的生物医学应用，这项研究的关键原材料源于天然植物，生物安全性高，同时细胞膜纳米涂层技术具备规模化生产潜力，这一创新性技术有望未来在医学、能源、材料等领域实现应用。”

据悉，目前，研究团队已同步递交了发明专利并着手进行产品转化。