Учёные научились «нацеливаться» на митохондрии: технология MitoCatch улучшает эффективность клеточной терапии

Учёные из Института молекулярной и клинической офтальмологии Базеля в Швейцарии, занимающегося исследованием глазных заболеваний и разработкой методов лечения потери зрения, создали систему под названием MitoCatch. Эта система позволяет точно доставлять митохондрии, которые являются энергетическими «станциями» клетки, в нужные клетки организма. Это решение помогает преодолеть одну из главных трудностей митохондриальной терапии, заключающуюся в сложностях доставки «здоровых» органелл к повреждённым тканям.

Митохондрии обладают уникальными свойствами: они имеют собственную ДНК и могут перемещаться между клетками. Они способны покидать одну клетку, перемещаться в «жировых пузырьках» и интегрироваться в другую, иногда сливаясь с её митохондриальной сетью. Эта особенность стала основой идеи трансплантации митохондрий, при которой здоровые органеллы вводятся в организм для восстановления энергетического обмена. Такая терапия рассматривается как потенциальное решение для множества заболеваний, включая диабет, болезнь Альцгеймера и сердечную недостаточность. Однако проблема заключается в том, что митохондрии трудно доставить точно к нужным клеткам.

Система MitoCatch решает эту задачу с помощью механизма «молекулярного рукопожатия». Учёные разработали пары белков-связывателей, которые прикрепляются к донорским митохондриям и клеткам-мишеням. Эти пары функционируют по принципу «крючок-петля», подтягивая митохондрии к поверхности нужной клетки. Существует три варианта системы: MitoCatch-M помогает митохондриям распознавать специфические маркеры клеток, MitoCatch-C модифицирует клетки для лучшего захвата митохондрий, а третий вариант использует «якорь», связывающий обе стороны.

После сближения митохондрии проникают в клетку внутри липидных пузырьков. Однако этот процесс остаётся рискованным, так как многие такие пузырьки могут быть уничтожены системой утилизации клетки. Митохондрии должны успеть выйти до разрушения, и, как показали эксперименты, им это часто удаётся, хотя механизм этого процесса пока не полностью изучен. В экспериментах на культурах клеток мозга, сетчатки, сердца, кожи и иммунной системы донорские митохондрии успешно интегрировались и сливались с митохондриальной сетью клеток.

Кроме того, в испытаниях на мышах с наследственной формой слепоты инъекция митохондрий в глаз привела к заметным улучшениям уже через 10 дней: улучшился метаболизм клеток, снизилось повреждение, повысилась выживаемость и реакция на свет. При этом терапия не вызвала иммунного ответа. Важно отметить, что метод не исправляет мутацию в митохондриальной ДНК, а 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. Их сбои играют роль в старении и многих заболеваниях, поэтому возможность доставки новых митохондрий открывает принципиально новый терапевтический подход. Однако технология находится на ранней стадии. MitoCatch требует сложной генной инженерии, а долговременная стабильность пересаженных митохондрий и длительность эффекта пока не изучены. Несмотря на это, результаты показывают, что направленная трансплантация митохондрий возможна. Если удастся упростить и масштабировать подход, он может стать основой для лечения заболеваний, которые сегодня считаются практически неизлечимыми.

Источник