Специалисты из Швейцарии создали устройство, представляющее собой «наношприц», позволяющее с высокой точностью вводить митохондрии в живую клетку.
Митохондрии нередко называют «энергостанциями» клеток эукариот. Эти органеллы окисляют глюкозу с использованием кислорода, тем самым создавая молекулы АТФ — химическую энергию, необходимую для поддержания всех внутриклеточных процессов. 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.
Чтобы устранить подобные трудности, предложена митохондриальная трансплантация — экспериментальная методика, при которой в клетки вводят новые, здоровые органеллы для терапии, «омоложения» органов или их сохранения во время трансплантации. В настоящее время она находится на начальных этапах разработки, и некоторые подходы испытывают лишь на животных моделях.
Разработка, представленная исследователями из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), может стать стимулом для дальнейших подобных исследований. Джулия Ворхольт (Julia Vorholt) и ее коллеги создали инструмент, позволяющий проводить подобные «операции на клетках» с большей точностью и надежностью, что обеспечивает высокую выживаемость перенесенных митохондрий. Об этом ученые сообщают в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology.
Новый «наношприц» позволяет деликатно проникать через мембрану клетки-донора, достигать необходимой области цитоплазмы, извлекать её вместе с большим количеством митохондрий и затем переносить их в клетку-реципиент. Использование лазерной «линейки» атомного силового микроскопа обеспечивает высокую точность позиционирования полой иглы и регулирует давление, позволяя всасывать крайне малые объёмы жидкости – по мнению разработчиков, это составляет миллионные миллионные доли миллилитра.
Благодаря этому инвазивная процедура представляет минимальную угрозу для клеток и их органелл. После пересадки с помощью «наношприца» более 80 процентов митохондрий остаются жизнеспособными. Попав в новую клетку, они оперативно начинают функционировать и уже через 20 минут начинают интегрироваться в мембранные структуры, где начинается активное производство АТФ. Они успешно размножаются внутри клетки и передаются следующему поколению (стоит помнить, что митохондрии содержат собственную ДНК, делятся и наследуются независимо от основного генома).
Ворхольт и ее коллеги полагают, что разработанная ими методика позволила технологии трансплантации митохондрий достичь необходимого уровня технической готовности, что в перспективе позволит ей стать обычной медицинской практикой. Данная технология позволит «омолаживать» органы, ткани которых испытывают проблемы, связанные с нарушением работы митохондрий — обычной проблемы стареющего организма, — и расширит возможности трансплантации.