Митохондриальные трансплантаты могут спасти умирающие органы
Митохондрии известны как электростанции клеток, поглощающие глюкозу и кислород и взамен производящие энергию. Но центральная роль в клеточной функции означает, что когда что-то пойдет не так, это может иметь серьезные последствия для функции органов, особенно тех, которые требуют много энергии, таких как сердце и мозг.
Замена неисправных митохондрий версиями, взятыми из здоровых клеток, рассматривается как многообещающая, но пока экспериментальная терапия для лечения таких состояний, и новый прорыв приближает эту технику к клиническому применению.
Известная как митохондриальная трансплантация, инновационная терапия, находящаяся в центре нового исследования, показала многообещающие результаты на животных как способ омоложения тканей, пораженных митохондриальной дисфункцией.
Она включает пересадку тканей или введение здоровых митохондрий в поврежденные ткани, где они поглощаются клетками, чтобы помочь им зажить, а также в редких случаях применяется для лечения поврежденных сердец у новорожденных. Однако ее клиническое применение остается ограниченным.
Ученые из ETH Zurich разработали новый метод митохондриальной трансплантации, который, по их словам, обеспечивает высокую выживаемость клеток и беспрецедентную эффективность.
Прорыв основан на вновь обретенной способности манипулировать органеллами, отдельными структурами внутри клеток, благодаря специально разработанному цилиндрическому наношприцу.
Этот крошечный инструмент позволяет ученым прокалывать мембрану здоровых клеток, всасывать сферические митохондрии, протыкать мембрану поврежденной клетки и помещать митохондрии в новый дом.
Он делает это с помощью лазерного излучения для точного управления положением шприца и регуляторов давления, которые регулируют его поток, позволяя перекачивать невероятно малые объемы жидкости.
Это означает, что процедура является минимально инвазивной, и в лабораторных тестах было обнаружено, что трансплантированные митохондрии имеют высокую выживаемость — более 80 процентов.
Было замечено, что в новых клетках митохондрии сливаются с существующей нитевидной сетью других митохондрий в течение примерно 20 минут. По словам ученых, результаты показывают, что подход достиг точки технической осуществимости.
«И донорские, и акцепторные клетки выживают после этой минимально инвазивной процедуры», — сказал Кристоф Гэбелейн, ведущий автор статьи.
Новый метод может быть использован как способ лечения больных органов, но также может найти применение в сфере омолаживающих стволовых клеток, у которых ухудшается метаболическая активность по мере того, как мы становимся старше.
Ученые также планируют использовать этот метод для изучения того, как митохондрии возникли в ходе эволюционного процесса, называемого эндосимбиозом.
«Мы хотим понять процессы, которые контролируют взаимодействие различных клеточных компартментов, и мы надеемся понять, как эндосимбиозы развиваются на протяжении эволюции», — сказала руководитель исследования Джулия Форхольт.
Исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology, а видео ниже показывает технику в действии.