Учёные покрыли митохондрии искусственной оболочкой и сохранили их работу
- Учёные из Politecnico di Milano и института IRCCS покрыли свежевыделенные митохондрии пористым каркасом ZIF-8 при физиологических условиях.
- Покрытые митохондрии сохранили клеточное дыхание; в эмбриональных фибробластах мыши их жизнеспособность не снизилась, а дыхательная активность увеличилась.
- Исследование не проверяло, улучшает ли оболочка трансплантацию или состояние организма при заболевании.
Почему это важно: Подход может стать одним из шагов к новым методам доставки митохондрий, которые изучают как потенциальный способ лечения нарушений клеточного энергообмена.
Учёные из Миланского политехнического университета (Politecnico di Milano) и неврологического института IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta разработали способ покрывать митохондрии тонкой оболочкой из металлоорганического каркаса. В экспериментах материал не нарушил способность органелл участвовать в клеточном энергообмене.
Для покрытия использовали ZIF-8 — пористый материал из класса металлоорганических каркасов (MOF), состоящий из ионов цинка и органических молекул. Благодаря пористой структуре и возможности менять химический состав такие материалы изучают, в частности, как носители лекарственных веществ. Однако перенести эту технологию на митохондрии непросто: химическая обработка может повредить их мембраны и нарушить работу. Поэтому авторы сформировали покрытие непосредственно на поверхности свежевыделенных митохондрий, смешивая компоненты в одной реакционной системе при физиологических условиях и низких, микромолярных концентрациях исходных веществ.
Образовавшиеся структуры, обозначенные авторами как MITO@ZIF-8, сохранили способность к клеточному дыханию. В ходе этого процесса митохондрии используют энергию питательных веществ для синтеза АТФ — молекулы, обеспечивающей энергией множество клеточных реакций. По мнению авторов, отрицательный заряд внешней мембраны митохондрий и взаимодействие её компонентов с ионами цинка способствуют образованию каркаса непосредственно на поверхности органелл. Таким образом, биологическая структура сама помогает сформировать материал вокруг себя.
Затем исследователи перенесли покрытые митохондрии в клетки соединительной ткани мыши — эмбриональные фибробласты. Их жизнеспособность не снизилась, а дыхательная активность увеличилась. Это указывает на то, что покрытие совместимо с поглощением митохондрий клетками и не вызывает заметного нарушения их энергетического обмена в использованной модели. При этом эксперимент сам по себе не доказывает, что оболочка повышает эффективность трансплантации по сравнению с непокрытыми митохондриями или улучшает состояние организма при заболевании.
В перспективе оболочки из металлоорганических каркасов можно будет настраивать под разные задачи: повышать устойчивость митохондрий при переносе, помогать им попадать в клетки-мишени или обеспечивать контролируемое высвобождение веществ. Но сейчас это возможные направления дальнейших исследований, а не продемонстрированные свойства разработанного покрытия. Авторы также отмечают, что влияние толщины оболочки и степени покрытия поверхности на работу митохондрий ещё предстоит систематически изучить.
Работа предлагает способ объединить инженерные материалы с функциональными клеточными структурами, не лишая последние их основных свойств. Это может стать одним из шагов к новым методам доставки митохондрий, которые изучают как потенциальный подход к лечению заболеваний, связанных с нарушением клеточного энергообмена. До клинического применения, однако, необходимы дальнейшие исследования безопасности и эффективности.
© iXBT
