Ученые открыли способ «перезарядки» стареющих клеток человека

Фото из открытых источников

Новое исследование показывает, как можно эффективно «перезаряжать» человеческие клетки, заменяя их внутренние батареи — микроскопические электростанции, называемые митохондриями, — и это открытие может иметь широкомасштабные преимущества в здравоохранении и лечении. Исследование опубликовано в PNAS.

Количество митохондрий в большинстве наших клеток естественным образом уменьшается, их работа замедляется, и они изнашиваются с возрастом. Как только они начинают работать не на пике своих возможностей, они могут способствовать развитию множества заболеваний в различных органах – от сердца до мозга.

В своем недавнем исследовании ученые из Техасского университета A&M использовали особые частицы в форме цветка, называемые наноцветами, для удаления повреждающих молекул кислорода, активируя гены, увеличивающие количество митохондрий в стволовых клетках человека.

Что особенно важно, эти стволовые клетки, наделённые энергией, могут затем делиться своими митохондриями со старыми и повреждёнными соседними клетками. Это скорее замена батареи, чем перезарядка, но это означает, что существующие клетки, переставшие функционировать, могут вернуться к работе.

«Мы научили здоровые клетки делиться своими запасными батареями с более слабыми», — говорит биомедицинский инженер Ахилеш Гахарвар. «Увеличивая количество митохондрий в донорских клетках, мы можем помочь стареющим или повреждённым клеткам восстановить свою жизнеспособность — без какой-либо генетической модификации или лекарств».

Наноцветы, изготовленные из дисульфида молибдена, были разработаны с крошечными отверстиями, которые позволяли им действовать как губки, способные впитывать стрессовые активные формы кислорода в целевых тканях. Было обнаружено, что это удаление запускает экспрессию генов, которые значительно увеличивают производство митохондрий в стволовых клетках, участвовавших в эксперименте.

Стволовые клетки по своей природе созданы так, чтобы совместно использовать митохондрии, но в ходе этих лабораторных экспериментов у них было гораздо больше свободных энергетических станций, чем обычно, что улучшило эффект подзарядки других клеток.

Исследователи сообщают, что число митохондрий, разделяемых митохондриями, было примерно в два раза больше, чем обычно, а количество гладкомышечных клеток в сердце увеличилось в три-четыре раза. В клетках сердца, подвергшихся разрушительной химиотерапии, выживаемость обработанных клеток значительно улучшилась.

Исследователи предполагают, что этот подход можно использовать для омоложения клеток в любой части тела: например, вблизи сердца при сердечно-сосудистых заболеваниях или непосредственно в мышцах в случаях мышечной дистрофии.

«Это очень многообещающе с точки зрения возможности использования в самых разных случаях, и это только начало», — говорит генетик Джон Сукар. «Мы могли бы работать над этим вечно и каждый день находить что-то новое и новые методы лечения болезней».

Всё это очень обнадёживает, но сами исследователи признают, что находятся на ранней стадии. Хотя текущее исследование подтверждает возможность использования наночастиц для улучшения переноса митохондрий, следующим шагом станет внедрение этого метода на животных и людях.

Эти будущие испытания должны дать нам больше информации о том, в какие области организма можно имплантировать полезные стволовые клетки и какая доза будет безопасной и целесообразной. Также необходимо изучить долгосрочные последствия этого процесса.

«Это первый, но многообещающий шаг на пути к восстановлению стареющих тканей с использованием их собственных биологических механизмов», — говорит Гахарвар. «Если мы сможем безопасно усилить эту естественную систему распределения энергии, однажды это поможет замедлить или даже обратить вспять некоторые эффекты старения клеток».