线粒体是细胞的“动力工厂”，在决定细胞命运和维持人体健康方面起着至关重要的作用。线粒体功能障碍是许多重大疾病（包括神经退行性疾病、糖尿病、肝脏疾病、眼科疾病和衰老）的根源。线粒体疾病是一种独特的遗传性疾病，其发病原因可能源于核编码的与线粒体相关的蛋白质的异常，也可能源于线粒体 DNA（mtDNA）的突变。每 5000 人中就有超过 1 人患有线粒体疾病。

目前的治疗方法主要针对症状的控制，而非解决生化缺陷或遗传疾病。基因疗法已在线粒体疾病的治疗中得到应用，例如通过递送野生型 ND4 的核表达来实现Leber遗传性视神经病变（LHON）的功能互补。基因编辑在 mtDNA 点突变和缺失模型方面取得了巨大进展。

然而，由于碱基编辑器的兼容性有限以及对效率、脱靶效应和伦理问题的担忧，其治疗应用仍面临挑战。另一类疾病，如神经退行性疾病、缺血再灌注损伤、代谢性疾病以及衰老等，也都与线粒体功能障碍有关，其中帕金森病尤为如此。针对这些疾病中线粒体紊乱问题的治疗研究仍在进行中。

文章模式图（图源自Cell）

线粒体移植在治疗线粒体疾病方面具有巨大潜力，尤其是对于由线粒体 DNA 突变引起的疾病。线粒体可以通过纳米管的穿孔在细胞之间转移，而且也有报道称细胞外囊泡能够将线粒体从一个细胞递送到另一个细胞，但这些线粒体往往受损或功能失调。

自由线粒体的转移在肿瘤、白色脂肪组织和血管中也被报道为罕见事件，这表明将线粒体移植作为疾病治疗方法是可行的。被称为“三亲婴儿”的线粒体替代疗法已在人类胚胎中实施。然而，这种程序无法挽救已经患有线粒体疾病的患者。

尽管已经开发出诸如光学镊子、纳米镊子和光热纳米刀等特殊先进的技术用于线粒体移植，但它们只能在体外对少量培养细胞起作用，限制了其在模型实验中的应用，而无法用于临床应用。有报道称，线粒体治疗能够降低 Leigh 综合征在小鼠模型中的发病率和死亡率，并在一项初步临床研究中用于治疗严重的难治性心源性休克，这凸显了开发一种高效线粒体移植方法的紧迫性。因此，研究人员试图开发一种将线粒体高效输送到细胞和组织中的方法，以修复线粒体疾病中相关的生化和遗传缺陷。