Une recherche à succès de l'Université du Zhejiang publiée dans Nature : Les humains peuvent également « photosynthétiser » pour rajeunir les cellules sénescentes

Avez-vous déjà pensé que les cellules humaines pouvaient photosynthétiser comme les plantes ?

Les thylakoïdes « batterie biologique » sont extraits des épinards, permettant aux cellules animales d'obtenir de l'énergie par la photosynthèse, rajeunissant ainsi et inversant le vieillissement et la dégénérescence des cellules.

Ce n'est pas un fantasme, mais le dernier résultat de recherche de l'équipe de l'Université du Zhejiang.

Récemment, l'équipe du Dr Lin Xianfeng et du professeur Fan Shunwu de l'orthopédie de l'hôpital Shaw affilié à l'école de médecine de l'université du Zhejiang et l'équipe du professeur Tang Ruikang du département de chimie de l'université du Zhejiang ont extrait avec succès la « biobatterie avec photosynthèse » - les thylacoïdes" d'épinards.

En enveloppant les membranes des cellules animales dans la couche externe de thylakoïdes nanométriques comme camouflage, ils ont réalisé pour la première fois une distribution inter-espèces de thylakoïdes végétaux dans des cellules vieillissantes et malades d'animaux, permettant aux cellules animales d'avoir également le pouvoir des plantes. l'énergie de la photosynthèse.

Lin Xianfeng (à gauche) et Chen Pengfei (à droite) lors d'échanges expérimentaux (Source : Zhejiang University)

Le 8 décembre, heure de Pékin, ce résultat de recherche scientifique original a été publié par les plus grands organismes internationaux. revues Le magazine "Nature" le publie sous forme d'articles longs.

Lien papier : https://www.nature.com/articles/s41586-022-05499-y

Il est à noter que la personne la plus âgée de cette équipe de recherche n'a que 34 ans. ans, le plus jeune a 26 ans, ce qui peut être considéré comme assez jeune et prometteur.

Les rédacteurs et critiques principaux du magazine "Nature" ont également fait l'éloge des derniers résultats de recherche de l'équipe de recherche de l'Université du Zhejiang, les qualifiant de :

Suivre les lois de la nature et résoudre de manière innovante le difficile problème mondial de la livraison. énergie aux cellules, ouvrant la possibilité d’une ingénierie métabolique.

Voyons comment cette recherche transforme la pourriture en magie.

Comment recharger les cellules animales

Un anabolisme intracellulaire insuffisant est un facteur clé conduisant à de nombreux processus pathologiques dans l'organisme, et l'anabolisme des substances intracellulaires nécessite la consommation d'énergie intracellulaire suffisante et la production d'équivalents réducteurs.

L'ATP sert de « monnaie énergétique » pour les processus biologiques cellulaires, et la forme réduite du NADPH est un donneur d'électrons clé, fournissant un pouvoir réducteur pour l'anabolisme.

Mais dans des conditions pathologiques, il est difficile de corriger l'anabolisme des cellules endommagées et d'augmenter les niveaux insuffisants d'ATP et de NADPH jusqu'à des concentrations optimales.

Par conséquent, pour « recharger » les cellules animales, la première étape consiste à trouver la batterie.

Alors Lin Xianfeng a avancé une idée : « Pouvons-nous concevoir un dispositif de « charge » pour générer de manière contrôlée de l'ATP et du NADPH dans les cellules ? "

La photo montre le mécanisme d'action de cette étude (Source : Université du Zhejiang)

À cette époque, les idées de recherche en biologie chimique et le concept d'organites artificiels de l'équipe de Tang Ruikang ont ouvert leurs portes. une nouvelle direction pour la recherche. Il a également tourné son attention vers la nature.

Dans la nature, les plantes et les animaux forment une relation parfaitement complémentaire. Les plantes produisent de l'oxygène et du sucre en absorbant le dioxyde de carbone, tandis que les animaux font le contraire.

Alors ils ont pensé :

Cette relation complémentaire macroscopique peut-elle être étendue au niveau cellulaire, en implantant des organites photosynthétiques afin que le système d'approvisionnement énergétique des plantes puisse devenir une « batterie biologique » permettant aux cellules animales de reconstituer leur énergie ?

En fin de compte, l'équipe de recherche a choisi d'utiliser les thylakoïdes, les organites d'approvisionnement en énergie des chloroplastes, comme matière première de la « batterie biologique », et a obtenu les thylakoïdes grâce à la purification de l'extrait d'épinards.

La membrane thylakoïde des chloroplastes est le site de l'étape de photoréaction de la photosynthèse (Source : Université du Zhejiang)

Selon The Paper, Fan Shunwu a plaisanté :

Tout le monde Nous avons tous J'ai vu le dessin animé "Popeye". Quand on mange des épinards, on devient très fort. De plus, les épinards sont aussi le légume le plus vert du marché, c'est pourquoi nous avons choisi les épinards.

Maintenant qu'il existe une batterie pour reconstituer l'énergie, où est l'interface pour le chargement des cellules ? Comment administrer les thylakoïdes de manière sûre et précise dans les cellules vieillissantes et dégénérées des animaux est le deuxième problème de cette recherche.

Lin Xianfeng a expliqué que le corps humain possède un système immunitaire complexe. Diverses cellules immunitaires, principalement des macrophages, identifieront et phagocyteront activement les matières étrangères, puis dégraderont et digéreront les matières étrangères à travers les lysosomes,

"Pour livrer des matières végétales dans des cellules animales, il faut tout cacher. »

Chen Pengfei, membre de l'équipe, a d'abord essayé diverses méthodes d'administration telles que l'encapsulation des liposomes, mais les résultats n'ont pas été satisfaisants.

Jusqu'un jour, il s'est demandé s'il pouvait utiliser la propre membrane cellulaire de la cellule receveuse comme support ?

Utiliser le principe du ciblage homologue pour faire croire aux cellules que les thylakoïdes que nous livrons sont « les nôtres », évitant ainsi le rejet immunitaire dans le corps et réalisant une transplantation cellulaire transfrontalière de thylakoïdes nano-végétaux.

Après une exploration et une exploration continues, l'équipe a réussi à déguiser les nano-thylakoïdes avec des membranes cellulaires et à réaliser la délivrance intracellulaire de nano-thylakoïdes.

Liu Xin, membre de l'équipe de recherche et chercheur distingué au Centre de recherche biomédicale de l'hôpital Shaw de l'Université du Zhejiang, a déclaré :

La fuite de matières biologiques étrangères des lysosomes est une étape importante dans la réussite Nous utilisons diverses méthodes d'inhibition de l'endocytose Des expériences ont vérifié à plusieurs reprises que les cellules animales n'éliminent plus les nanothylakoïdes en tant que « corps étrangers », mais en faisaient partie.

Afin de restaurer la fonction des cellules cartilagineuses, l'équipe de recherche a adopté la technologie émergente de nano-revêtement de la membrane cellulaire :

Utiliser la membrane des chondrocytes de souris pour encapsuler des thylakoïdes de taille nanométrique et les injecter dans le site cartilagineux endommagé.

À cette époque, les thylakoïdes sont encore dans un "état de sommeil", et le moyen de "réveiller les thylakoïdes" est naturellement une stimulation lumineuse.

Schéma schématique de la stimulation lumineuse des chondrocytes (Source : Université du Zhejiang)

Un faisceau de lumière externe pénètre dans la peau de la souris et atteint l'intérieur des chondrocytes. les thylakoïdes commencent à fonctionner et à produire de l'ATP et du NADPH.

La stimulation lumineuse augmente significativement les niveaux d'ATP et de NADPH dans les chondrocytes, et l'anabolisme des cellules vieillissantes est également restauré.

Plus important encore, la santé des articulations des souris a été considérablement améliorée.

Selon la méthode courante d'évaluation du niveau de santé des articulations, les souris avec un score de 5 peuvent revenir à un état de 1,5 grâce au traitement (plus le score est élevé, plus l'arthrite est grave), et l'état des chondrocytes est également équivalent à celui des humains. Le sexagénaire revient au jeune de 20 ans.

Les résultats de la recherche ont montré que le traitement CM-NTU combiné à une irradiation lumineuse réduisait de manière significative la destruction du cartilage (évaluée par coloration à la safranine-O) à 8 et 12 semaines après l'opération (Figure 5b). Les évaluations de l'Osteoarthritis Research Association International (OARSI) l'ont confirmé. résultat.

Les souris qui ont reçu de l'ACLT et qui ont été traitées avec du CM-NTU et de la lumière avaient des scores significativement inférieurs (1,45 et 1,81 à 8 et 12 semaines après la chirurgie, respectivement) par rapport au groupe témoin ACLT.

Un brevet d'invention a été déposé et devrait être utilisé dans de nombreux domaines

Selon The Paper, après plus d'un an d'expérimentations et d'analyses, l'équipe de recherche a vérifié que les nano-thylacoïdes peuvent encore restent sur le thylakoïde après avoir pénétré dans les cellules animales. Protéines et autres monomères fonctionnels nécessaires à la photosynthèse.

C'est-à-dire qu'il maintient un temps d'action suffisant et une stabilité de dégradation dans le corps, et assure la production de quantités suffisantes d'ATP et de NADPH, inversant ainsi systématiquement l'état métabolique des cellules malades.

Lin Xianfeng a déclaré :

Nous recherchons d'abord des avancées dans le traitement de l'arthrose, qui est actuellement l'une des principales causes de tératologie clinique et d'invalidité. Elle est précisément due au déséquilibre du métabolisme énergétique des cellules cartilagineuses. L'épuisement de l'ATP et du NADPH entraîne la destruction du cartilage articulaire.

Fan Shunwu a déclaré dans une interview que l'équipe avait simultanément soumis le brevet d'invention et commencé la transformation du produit.

Étant donné que les matières premières clés sont dérivées de plantes naturelles et sont très sûres, la technologie de nano-revêtement de membrane cellulaire a le potentiel d'une production à grande échelle, je pense que dans un avenir proche, cette technologie devrait être appliquée. dans de nombreux domaines.

Le professeur Francisco Cejudo, expert en révision de thèse, estime :

Ce qui est remarquable dans ce travail, c'est que l'équipe de recherche a réussi à transplanter des micro-organismes végétaux dans des cellules de mammifères.

Cette technologie consistant à exploiter le système photosynthétique des plantes pour fournir spécifiquement de l'ATP et du NADPH aux cellules de mammifères d'une manière dépendante de l'énergie lumineuse est une réalisation passionnante qui ouvre la possibilité de l'ingénierie métabolique.

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