Možemo li „napuniti" ćelije i pomeriti sat starenja? Nanostrukture pojačavaju proizvodnju i prenos mitohondrija

Sažetak: Istraživači sa Texas A&M razvili su pristup koji koristi nanostrukture od disulfida molibdenuma (MoS2) da podstaknu mezenhimske matične ćelije (MSC) da proizvedu više mitohondrija i efikasnije ih prenesu u oštećene ćelije. Rezultati u laboratorijskim kulturama pokazuju obećavajuće znake obnove ćelijskog metabolizma, ali su potrebna dalja ispitivanja u životinjskim modelima i procena bezbednosti.

Šta su mitohondrije i zašto su važne?

Mitohondrije su ćelijske „elektrane” koje proizvode energiju neophodnu za normalno funkcionisanje ćelija. Njihovo propadanje usled oksidativnog stresa, inflamacije, toksičnosti lekova ili hroničnih bolesti doprinosi starenju i razvoju degenerativnih poremećaja.

Nova metoda: MoS2 "nanocvetske" i mezenhimske matične ćelije

Tim biomedicinskog inženjera Akhilesha Gaharwara iz Texas A&M stvorio je nanostrukture u obliku "nanocvetsaka" od disulfida molibdenuma (MoS2) koje su implantirane u ljudske mezenhimske matične ćelije (MSC). Te nanostrukture deluju na ćelijske puteve koji podstiču mitohondrijalnu biogenezu — proces stvaranja novih mitohondrija.

Mezenhimske matične ćelije su pogodne za ovakva ispitivanja jer troše relativno malo energije, imaju sposobnost imunomodulacije i prirodno prenose mitohondrije u oštećene ćelije. Prisutnost MoS2 nanostruktura povećala je proizvodnju mitohondrija u MSC ćelijama i u nekim eksperimentima dovela do čak dvostruko većeg broja organela u odnosu na kontrolu.

Kako izgleda prenos i šta se dešava u primateljskim ćelijama?

Višak mitohondrija iz ojačanih MSC ćelija prenosi se u oštećene ćelije putem specijalizovanih unutarćelijskih struktura. U laboratorijskim uslovima primateljske ćelije su pokazale poboljšanje oksidativne funkcije i metaboličke aktivnosti — drugim rečima, „rešile” su deo energetskog deficita koji su imale.

Primer: vaskularne glatke mišićne ćelije

Istraživači su ispitali i uticaj na glatke mišićne ćelije krvnih sudova, koje zahtevaju mnogo energije za kontrakciju i regulaciju krvnog pritiska. Nakon prenosa mitohondrija, te ćelije su pokazale poboljšanu respiratornu funkciju, promene u mitohondrijalnom metabolizmu i indikacije promene transkriptoma — što sugeriše da prenos može imati širi uticaj na ćelijski program ekspresije gena.

„Naša MoS2 nanocvetska strategija nudi široko primenjiv pristup za patologije koje zahtevaju popravku i zamenu mitohondrija. Povećanjem prenosa mitohondrija i podsticanjem mitohondrijalne biogeneze, ovaj nanomaterijal ima potencijal kao terapijsko sredstvo za upravljanje disfunkcijama mitohondrija.” — Akhilesh Gaharwar

Ograničenja i naredni koraci

Rezultati su do sada dobijeni in vitro (u ćelijskim kulturama). Pre nego što se razmišlja o kliničkoj primeni kod ljudi neophodni su eksperimenti na modelima životinja, detaljna procena bezbednosti MoS2 nanomaterijala, potencijalnih toksičnih efekata i dugoročnih posledica take terapije. Istraživači naglašavaju da bi pacijenti u ranim fazama degenerativnih bolesti mogli imati najveću korist ako metoda uspešno prođe dalje faze ispitivanja.

Zaključak

Strategija korišćenja MoS2 nanostruktura za pojačanu proizvodnju i prenos mitohondrija u matičnim ćelijama predstavlja inovativan pravac u lečenju mitohondrijalnih disfunkcija. Ipak, reč je o ranoj fazi istraživanja i potrebna su dalja ispitivanja kako bi se potvrdila efikasnost i bezbednost pre kliničke upotrebe.