Учёные научились «прицеливаться» митохондриями: технология MitoCatch повышает эффективность клеточной терапии
Учёные из Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (научно-исследовательский институт в Швейцарии, специализирующийся на изучении заболеваний глаз и разработке новых методов лечения потери зрения) разработали систему MitoCatch, которая позволяет точно доставлять митохондрии — энергетические «станции» клетки — в нужные клетки организма. Это решает одну из ключевых проблем митохондриальной терапии, где до сих пор было сложно направить «здоровые» органеллы к повреждённым тканям.
Митохондрии — уникальные структуры: у них есть собственная ДНК и способность перемещаться между клетками. Они могут покидать одну клетку, перемещаться «жировых пузырьках» и внедряться в другую, иногда даже сливаясь с её митохондриальной сетью. Эта особенность легла в основу идеи трансплантации митохондрий — подхода, при котором здоровые органеллы вводятся в организм для восстановления энергетического обмена.
Такая терапия рассматривается как потенциальное решение для широкого круга заболеваний — от диабета и болезни Альцгеймера до сердечной недостаточности. Проблема в том, что митохондрии сложно доставить точно к нужным клеткам.
Система MitoCatch предлагает решение через механизм «молекулярного рукопожатия». Учёные создали пары белков-связывателей, которые крепятся к донорским митохондриям и клеткам-мишеням. Эти пары работают по принципу «крючок-петля», подтягивая митохондрии к поверхности нужной клетки.
Иллюстрация: IOBСуществует три варианта системы. MitoCatch-M помогает митохондриям распознавать специфические маркеры клеток. MitoCatch-C, наоборот, модифицирует клетки, чтобы они лучше «захватывали» митохондрии. Третий вариант использует «якорь», одновременно связывающий обе стороны.
После сближения митохондрии проникают в клетку внутри липидных пузырьков. Однако этот этап остаётся рискованным: многие такие пузырьки отправляются в систему утилизации клетки, где содержимое уничтожается. Митохондрии должны «успеть» выйти до разрушения — и, как показали эксперименты, им это часто удаётся, хотя механизм пока что не до конца понятен.
В экспериментах на культурах клеток мозга, сетчатки, сердца, кожи и иммунной системы донорские митохондрии успешно интегрировались и сливались с собственной митохондриальной сетью клеток.
Более того, в испытаниях на мышах с наследственной формой слепоты инъекция митохондрий в глаз привела к заметным эффектам уже за 10 дней: улучшился метаболизм клеток, снизилось повреждение, повысилась выживаемость и реакция на свет. При этом терапия не вызвала иммунного ответа.
Важно, что метод не исправляет саму мутацию в митохондриальной ДНК. Вместо этого он компенсирует её, добавляя рабочие копии генов и восстанавливая выработку энергии.
Митохондрии содержат всего 37 генов и окружены двойной мембраной, что делает их труднодоступными для традиционных методов генной терапии. При этом их сбои играют роль в старении и множестве заболеваний. Поэтому возможность «доставлять» новые митохондрии открывает принципиально новый терапевтический подход.
Тем не менее технология остаётся на ранней стадии. MitoCatch требует сложной генной инженерии, а долговременная стабильность пересаженных митохондрий и длительность эффекта пока что не изучены.
Несмотря на это, результаты демонстрируют, что направленная трансплантация митохондрий возможна. Если подход удастся упростить и масштабировать, то он может стать основой для лечения заболеваний, которые сегодня считаются практически неизлечимыми.
© iXBT
