Швейцарские ученые разработали «наношприц» для ювелирно точного внесения митохондрий в живую клетку.
Митохондрии часто называют «энергостанциями» клеток эукариот. Эти органеллы окисляют глюкозу кислородом, производя молекулы АТФ — химический источник энергии, который питает все внутриклеточные процессы. Выделяющееся при этом тепло еще и согревает организм. Процесс идет массово и непрерывно, в одной клетке могут содержаться сотни тысяч митохондрий. Стабильное поступление АТФ имеет жизненно важное значение, а его нарушение чревато быстрой гибелью отдельных клеток, целых тканей и органов.
Для избавления от подобных проблем предложена митохондриальная трансплантация — экспериментальная процедура, позволяющая вносить в клетки новые здоровые органеллы для лечения, или «омоложения» органов, или для их сохранения при трансплантации. Пока она находится на ранних этапах разработки, и некоторые подходы испытывают лишь на животных моделях.
Новый толчок подобным исследованиям готова дать разработка ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). Джулия Ворхольт (Julia Vorholt) и ее коллеги создали инструмент, который помогает проводить такую «операцию на клетках» точнее и надежнее, обеспечивая высокую выживаемость перенесенных митохондрий. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology.
Новый «наношприц» способен аккуратно проткнуть мембрану клетки-донора, добраться до нужного участка цитоплазмы, забрать его вместе с массой митохондрий, чтобы затем выпустить их уже внутрь клетки-реципиента. Благодаря использованию лазерной «линейки» атомного силового микроскопа устройство с большой точностью контролирует положение полой иглы и регулирует давление, всасывая невероятно малые количества жидкости — по выражению авторов, миллионные миллионных долей миллилитра.
Все это делает инвазивную процедуру минимально опасной для клеток и самих органелл. Выживаемость митохондрий после пересадки «наношприцем» превышает 80 процентов. Оказавшись в новой клетке, они быстро приступают к работе и уже через 20 минут начинают встраиваться в мембранные структуры, на которых разворачивается массовое производство АТФ. Они успешно размножаются внутри клетки и передаются потомству (напомним, митохондрии несут собственную ДНК, делятся и наследуются независимо от основного генома).
Ворхольт и ее соавторы считают, что благодаря новому методу технология трансплантации митохондрий достигла достаточной технической зрелости, чтобы вскоре превратиться в одну из стандартных медицинских процедур. Она позволит «омолаживать» органы, ткани которых страдают от дисфункции митохондрий — обычной проблемы стареющего организма, — и расширит возможности трансплантации.
Автор: Сергей Васильев