Дослідники Техаського університету A&M знайшли спосіб «перезаряджати» виснажені або пошкоджені клітини, надаючи їм свіжу порцію мітохондрій — крихітних структур, що забезпечують клітини енергією.
Використовуючи спеціальні «наноквіти» для підсилення стовбурових клітин, команда змогла стимулювати утворення додаткових мітохондрій і доставляти їх безпосередньо до ослаблених клітин, відновлюючи їхню енергію та життєздатність, повідомляє portaltele.
Відновлення енергії за допомогою нових мітохондрій
Біомедичні дослідники Техаського університету A&M повідомляють, що вони, можливо, знайшли спосіб уповільнити або навіть повернути назад втрату клітинного енергопродукування — відкриття, яке може вплинути на багато галузей медицини.
Доктор Акілеш К. Гахарвар та аспірант Джон Сукар, працюючи разом із колегами з кафедри біомедичної інженерії, розробили метод, який доставляє нові мітохондрії до пошкоджених клітин. Такий підхід відновлює енергетичний рівень до попередніх значень і значно покращує загальний стан клітин.
Погіршення функції мітохондрій відіграє ключову роль у старінні, серцевих захворюваннях і низці нейродегенеративних розладів. Метод, який зміцнює природну здатність організму замінювати зношені мітохондрії, потенційно може протидіяти всім цим станам.
Чому збої в роботі мітохондрій шкодять клітинам
З віком або під впливом певних захворювань, наприклад хвороби Альцгеймера, чи токсичних факторів, таких як хіміотерапія, клітини поступово втрачають здатність генерувати енергію. Це пов’язано зі зменшенням кількості мітохондрій — структур, що виробляють більшість клітинної енергії. Незалежно від того, чи йдеться про мозок, серце чи м’язи, менша кількість мітохондрій означає деградацію клітин та втрату їхніх функцій.
Наноквіти перетворюють стовбурові клітини на потужних донорів
У дослідженні, опублікованому в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, використовували мікроскопічні частинки у формі квітів — так звані наноквіти — разом зі стовбуровими клітинами. Після впливу наноквітів стовбурові клітини починали виробляти приблизно вдвічі більше мітохондрій, ніж зазвичай. Після розміщення таких клітин поруч із пошкодженими або старіючими клітинами вони передавали свої надлишкові мітохондрії сусіднім «слабким» клітинам.
Отримавши нові мітохондрії, клітини-реципієнти відновлювали енергопродукцію та нормальне функціонування. Вони також ставали більш стійкими до клітинної загибелі — навіть під дією шкідливих агентів, таких як хіміопрепарати.
«Ми навчили здорові клітини ділитися своїми запасними батареями зі слабшими», — сказав Гахарвар, професор біомедичної інженерії. «Збільшуючи кількість мітохондрій у клітинах-донорів, ми можемо допомогти старіючим або пошкодженим клітинам відновити життєздатність — без жодних генетичних модифікацій чи ліків».
Посилення передачі мітохондрій у кілька разів
Клітини й природним шляхом обмінюються невеликою кількістю мітохондрій, але стовбурові клітини, оброблені наноквітами, надсилали у 2–4 рази більше, ніж звичайно.
«Таке збільшення ефективності перевершило всі наші очікування», — зазначив Сукар, провідний автор роботи. — «Це все одно, що дати старому пристрою новий акумулятор. Замість того щоб його викидати, ми встановлюємо повністю заряджені батареї зі здорових клітин у хворі».
Довготривалі клітинні терапії
Існують і інші способи збільшення кількості мітохондрій у клітинах, але вони мають обмеження. Методи, що базуються на ліках, покладаються на молекули, які швидко виводяться з клітин, тому потребують частих дозувань. Наноквіти — це наночастинки діаметром близько 100 нанометрів, які залишаються в клітинах довше й продовжують стимулювати вироблення мітохондрій. Це означає, що терапію, ймовірно, потрібно буде вводити лише раз на місяць.
«Це ранній, але захопливий крок до “підзарядки” старіючих тканин за допомогою власних біологічних механізмів організму», — сказав Гахарвар. — «Якщо ми зможемо безпечно посилити цю природну систему енергопідтримки, одного дня це може допомогти сповільнити або навіть повернути назад деякі прояви клітинного старіння».
З чого складаються наноквіти
Наноквіти створені з дисульфіду молібдену — неорганічного матеріалу, що може утворювати різноманітні двовимірні структури на нанорівні. Лише кілька наукових груп у світі, включно з лабораторією Гахарвара, досліджують біомедичні застосування цього матеріалу.
Розширення можливостей стовбурових клітин
Стовбурові клітини давно є ключовим елементом досліджень із відновлення тканин. Посилення їх наноквітами може значно підвищити їхню ефективність і відкрити нові можливості лікування широкого спектра захворювань.
Потенційне застосування в усьому організмі
Головною перевагою методу є його універсальність. Хоча технологія перебуває на ранніх етапах розвитку, у майбутньому її можна буде застосовувати до різних тканин, що втратили функцію.
«Створені клітини можна розмістити будь-де в тілі пацієнта», — пояснив Сукар. — «Для кардіоміопатії ми можемо лікувати безпосередньо серцеві клітини — вводити стовбурові клітини всередину або поруч із серцем. Якщо у пацієнта м’язова дистрофія — ін’єкція може бути зроблена прямо у м’яз. Можливості величезні, і це лише початок. Ми можемо працювати над цим роками й відкривати нові методи лікування щодня».
