将健康的线粒体移植到功能受损的细胞内，作为一种新兴的“细胞器疗法”，在治疗神经退行性疾病、视神经萎缩等与线粒体功能障碍相关的疾病中展现出巨大潜力。然而，传统线粒体移植方法效率低下，且无法特异性地靶向病变细胞，这严重限制了其治疗效果和临床应用。

2026年4月15日，瑞士巴塞尔大学Botond Roska团队在Nature在线发表题为Cell-type-targeted mitochondrial transplantation rescues cell degeneration的研究论文，该研究开发“Mitocatch”技术，有望解决这一关键难题。该技术巧妙借鉴了病毒靶向感染细胞的原理，通过在目标细胞与供体线粒体之间构建“分子桥梁”，实现了对特定细胞类型的精准线粒体递送。

另外，2026年3月18日，中国科学院广州生物医药健康研究院/广州医科大学刘兴国研究员、龙琪教授为共同通讯作者（杜世伟、龙琪、周艳双、符江琴为论文共同第一作者）在Cell 在线发表题为Transplantation of encapsulated mitochondria alleviates dysfunction in mitochondrial and Parkinson’s disease models的研究论文。

该研究提出了一种将线粒体递送至小鼠和猴子细胞及组织的方法，该方法是通过用来自红细胞质膜的囊泡包裹线粒体来实现的。使用包裹好的线粒体能够弥补线粒体 DNA 的缺失、删除或突变，从而修复患有线粒体疾病患者细胞中的相关生物能量和生化缺陷。

此外，线粒体胶囊还分别在 Dguok−/− 和 Ndufs4−/− 小鼠模型中挽救了线粒体 DNA 缺失综合征和莱伊综合征。而且，在帕金森病的小鼠模型中，线粒体胶囊还挽救了神经元的损失，改善了运动能力，并恢复了受影响脑区的线粒体功能。总之，该研究表明，这种线粒体胶囊在治疗线粒体疾病方面具有潜在作用，并在再生医学领域提出了“细胞器疗法”的策略。

三种策略实现精准导航

Mitocatch系统设计了三种灵活互补的策略：

Mitocatch-C：在靶细胞表面展示一种“捕获蛋白”，使其主动结合并内化表面带有特定标签的线粒体。

Mitocatch-M：在供体线粒体表面展示“导航蛋白”，使其能特异性识别并结合靶细胞膜上的标志物。

Mitocatch-Bi：利用一种“双头”连接蛋白，一头结合线粒体膜蛋白，另一头结合细胞表面蛋白，将两者直接“拉”在一起。

研究者证明，通过这些策略递送的线粒体，能够被靶细胞高效内化，并成功融入宿主细胞的线粒体网络，进行正常的融合与分裂活动。更重要的是，通过调控结合蛋白的亲和力，可以精确调节线粒体传递的效率。

细胞类型特异性地递送线粒体及其内化过程（图源自Nature）

在多种疾病模型中验证疗效

该技术在体外和小鼠体内均得到成功验证。研究团队将其应用于视网膜细胞、神经元、心肌细胞、内皮细胞和免疫细胞等多种人类和小鼠细胞类型，均实现了高效的靶向递送。

在疾病模型应用中，靶向移植的健康线粒体，成功促进了源自视神经萎缩患者的受损神经元的存活，并在小鼠神经损伤模型中发挥了类似的保护作用。这为治疗一系列目前无法治愈的线粒体相关疾病提供了极具前景的新策略。

总结与展望

Mitocatch系统首次为细胞器疗法赋予了“细胞类型特异性”这一关键维度，解决了线粒体移植领域长期存在的靶向性瓶颈。它不仅极大提升了递送效率，更重要的是为精准治疗提供了可能——未来或可仅修复病变细胞内的“能量工厂”，而不影响周围健康组织。该平台的建立，标志着细胞器疗法向临床转化迈出了实质性的一步，为众多疑难疾病的治疗带来了新的曙光。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10391-0