首次实现跨物种递送
实现“生物电池”跨界应用
补给能量的“电池”就绪，“接口”在哪？如何将类囊体安全、精准地递送到动物的衰老退变细胞内，又成了限制研究团队向医疗领域应用的巨大难题。
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。”
大胆假设，小心求证，在范顺武教授、唐睿康教授的不断鼓励下，在林贤丰的启发下，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。“简单点理解，把类囊体纳米化并穿上衣服后，细胞就默认是一家人了，可以一起生活，这样就实现了类囊体的精准递送。”
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补充道：“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。”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”
将小鼠“60岁”的衰老退变软骨细胞
恢复至“20岁”状态
纳米类囊体在细胞内具体发挥了怎样的关键性作用？在这一研究成果发表的过程中，四位来自生物材料、细胞代谢、临床医学等学科的国际顶尖审稿人围绕这一核心问题向团队提出了一系列建议和改进。
团队通过多种跨学科技术手段的验证，在经历了一年多的扎实实验和测试分析后，验证了纳米化的类囊体可以保留类囊体上光合作用所需的蛋白和其他功能单体，保持足够的作用时间和降解稳定性，并保证足量的ATP和NADPH的产生，从而系统性地逆转病变细胞代谢状态。“验证过程涉及精细的建模和计算，特别是对于分析ATP和NADPH的产量和其确切作用浓度水平，让我们对研究成果有了全新认识。”浙大邵逸夫医院骨科博士研究生顾辰辉感慨道。
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？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。
研究团队选取雄性、雌性，以及老年小鼠开展实验，每周两次注入类囊体，并进行8周左右的一定强度红光光照治疗。每次“光合作用”最长可维持16小时，之后降解成为细胞代谢物。
经过国际权威OARSI、行为学、组织学等评价体系证实效果，相当于将小鼠原本“60岁”的衰老退变软骨细胞恢复至“20岁”状态，退变的关节细胞重获年轻。
“通常情况下，动物细胞只有利用氧气才能产生足够的能量，而通过我们这个系统，可以在完全无氧的情况下持续产生能量。也许在未来，当一个病人出现很紧急的情况，可以为细胞快速供能，帮助病人渡过难关。这样的应用场景不仅仅在骨关节领域，还可以在心脑血管、肺部、皮肤等领域应用。”邵逸夫医院骨科主任范顺武教授表示。