ミトコンドリアを”薬”として届けるナノカプセルの開発に成功~ミトコンドリア成分送達による新しい細胞機能制御技術~

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2026-08-20 北海道大学,科学技術振興機構

北海道大学の研究グループは、ミトコンドリア由来成分を細胞内へ運ぶ脂質ナノカプセル「Trans MIT」を開発し、ミトコンドリア機能を外部から制御する新しい技術を示した。ミトコンドリアは細胞のエネルギー産生を担う重要な細胞小器官だが、二重膜構造のため外部から成分を導入することが難しかった。研究チームはミトコンドリア成分をナノカプセルに封入して細胞内へ送達し、培養細胞で酸素消費速度の上昇とエネルギー代謝の活性化を確認した。さらに、TCA回路やATP産生に関わる代謝経路の活性化も示唆された。遺伝子導入とは異なる細胞機能改変手法として、「ミトコンドリアを薬として利用する」という新概念を提示し、将来的には細胞機能制御や再生医療への応用が期待される。

ミトコンドリアを”薬”として届けるナノカプセルの開発に成功~ミトコンドリア成分送達による新しい細胞機能制御技術~
Trans MITによるミトコンドリア成分送達と細胞機能活性化の概念図

<関連情報>

ミトコンドリア成分で細胞機能を制御する脂質ナノカプセル「Trans MIT」の開発 Trans MIT: microfluidically fabricated lipid nano capsules for robust intracellular delivery of mitochondria-derived components and metabolic enhancement

Yuma Yamada, Momo Ito, Mitsue Hibino, Daisuke Sasaki, Masahiro Shiraishi, Jiro Abe, Mai Kanai, Masatoshi Maeki, Manabu Tokeshi, Yoshihiro Ohta, Hideyoshi Harashima
Materials Today Advances  Available online: 19 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2026.100912

Abstract

Intracellular transfer of intact mitochondria has primarily been reported as a therapeutic approach to restore cellular function; however, controlled intracellular delivery of mitochondria-derived components remains largely unexplored, particularly from a materials and manufacturing perspective. Here, we present Trans MIT, microfluidically fabricated lipid nano capsules designed for robust intracellular delivery of mitochondria-derived components. Trans MIT is constructed based on the MITO-Porter concept, a lipid-based delivery platform originally developed for mitochondrial targeting via membrane fusion, and is manufactured using a controlled microfluidic (iLiNP) process to ensure reproducible particle properties. In cultured cells, treatment with Trans MIT resulted in consistent enhancement of cellular bioenergetic function, as evidenced by increased basal and maximal oxygen consumption rates and elevated ATP levels. Metabolomic analyses further revealed activation of the tricarboxylic acid cycle and oxidative phosphorylation pathways following Trans MIT delivery. In this system, cellular uptake is mediated by an octaarginine (R8) moiety, while the fusogenic lipid envelope facilitates mitochondrial targeting of mitochondria-derived components without inducing overt cytotoxicity. The microfluidic fabrication process further supports batch-to-batch consistency and scalability. In contrast to direct addition of isolated mitochondria under specific experimental conditions, Trans MIT provides a materials-driven platform for controlled intracellular delivery of mitochondria-derived components. These results establish Trans MIT as a robust lipid nano capsule system for organelle-inspired nanomedicine and materials-based modulation of cellular metabolism.

生物化学工学
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