一項新的研究表明，利用基因工程改造的線粒體將光能轉化為細胞可以利用的化學能，最終能延長秀麗線蟲的壽命。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。該研究結果發表在《自然衰老》雜志上。

線粒體功能障礙在衰老過程中起核心作用，但確切的生物學原因仍在確定中。來自美國和德國的一組研究人員對秀麗線蟲的線粒體進行了基因改造，利用來自真菌的光激活質子泵，通過光遺傳學方法增加成年秀麗隱桿線蟲的線粒體膜電位，改善了秀麗隱桿線蟲的年齡相關表型并延長其壽命。研究結果提供了直接因果證據，表明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。該團隊曾在2020年發表在EMBO Reports上的一篇論文中首次描述過利用來自真菌的光激活質子泵改造線蟲線粒體的成果。在新研究中發現，當暴露在光線下時，質子泵會讓帶電離子穿過膜，利用光的能量給線粒體充電。

“線粒體功能障礙在衰老過程中起著核心作用，但確切的生物學原因仍在研究中。”“在這里，我們展示了在線蟲成年期使用光激活質子泵增加線粒體膜電位的光遺傳學，能改善秀麗隱桿線蟲的年齡相關表型，并延長其壽命。”“我們知道線粒體功能障礙是衰老的結果，”羅切斯特大學醫學中心麻醉學、圍手術期醫學、藥理學和生理學副教授、該研究的資深作者Andrew Wojtovich博士說。“這項研究發現，簡單地利用光能線粒體促進新陳代謝，就能讓實驗室線蟲活得更久、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。”

“線粒體類似于工業發電廠，它們燃燒碳源，主要是葡萄糖，為細胞產生有用的能量，”文章第一作者Berry說。“我們所做的基本上是將太陽能電池板連接到現有的發電廠基礎設施上。在這種情況下，太陽能電池板就是光遺傳工具。正常的線粒體機制能夠利用光能提供ATP，除了正常的燃燒途徑。”他們的發現提供了直接的因果證據，證明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。“我們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和嚙齒動物中。這樣，未來的研究將充分了解人類疾病和衰老最可能的參與者——線粒體。”