Přístup k výrobě velkého množství mitochondrií pro transplantace

Nová strategie pro výrobu mitochondrií může pomoci v boji s degenerací kloubní chrupavky i stárnutím

Mitochondrie bývají často označovány jako „elektrárny buňky“ – jsou to malé buněčné organely, které produkují molekulu zvanou ATP (adenosintrifosfát). Ta slouží jako hlavní zdroj energie pro většinu biochemických procesů v těle. S přibývajícím věkem ale mitochondrie ztrácejí svou výkonnost. Část této ztráty je způsobena poškozením jejich vlastní DNA, další část pak změnami v jádře buňky, které ovlivňují tvorbu bílkovin potřebných pro správnou funkci mitochondrií. Tento úpadek se významně podílí na stárnutí a degeneraci tkání, obzvlášť těch, které mají vysokou spotřebu energie – tedy mozku a svalů.

Zajímavé však je, že buňky dokáží mitochondrie přijímat i z okolí. Vědecké studie na myších ukázaly, že transplantace zdravých mitochondrií může přinést dlouhodobé pozitivní účinky. Pokud se podaří do těla dostat mladé, funkční mitochondrie, mohou výrazně zlepšit buněčné procesy, a to i po delší dobu. Problém však spočívá v rozsahu – zatímco u malých myší se dá potřebné množství mitochondrií poměrně snadno vyrobit, u lidí by šlo o obrovské objemy, což zatím brání využití této metody v běžné praxi.

Na vývoji technologií, které by umožnily masovou výrobu mitochondrií, dnes pracuje několik biotechnologických firem, například cellvie nebo Mitrix Bio. Nedávno však vědecký tým publikoval otevřenou studii, která představuje nový přístup k tomuto problému. Je sice zatím zaměřen na aplikaci mitochondrií přímo do chrupavky, ale může otevřít cestu i k léčbě větších oblastí nebo celého těla. Pokud by se podařilo navýšit výrobu mitochondrií ještě stonásobně, mohla by se tato technologie uplatnit i v širším měřítku.

Ve zmíněné studii se vědcům podařilo pomocí úpravy růstových podmínek lidských mezenchymálních kmenových buněk (typ buněk, které dokáží vytvářet různé druhy tkání) dosáhnout obrovského nárůstu produkce mitochondrií – konkrétně 854násobného zvýšení během pouhých 15 dní. Tyto nové mitochondrie nejenže byly ve větším množství, ale fungovaly výrazně lépe než běžné – dokázaly produkovat až 5,7krát více energie (ATP).

Základem úspěchu byla aktivace takzvané AMPK dráhy – jde o molekulární signální cestu, která reguluje produkci energie v buňkách. Vědci tímto způsobem vytvořili nový buněčný stav, ve kterém buňky zaměřily většinu své energie na množení a tvorbu mitochondrií, zatímco omezily jiné energeticky náročné procesy.

A co je nejdůležitější – účinnost těchto nových mitochondrií byla ověřena i v praxi. Vědci je otestovali na myším modelu osteoartrózy (chronického onemocnění kloubní chrupavky) a výsledky byly více než slibné: během 12 týdnů došlo k výrazné regeneraci chrupavky.

Tato práce tak přináší nový, nadějný způsob, jak „na zakázku“ vyrábět lidské mitochondrie a zároveň nabízí lepší pochopení toho, jak celý proces tvorby těchto důležitých organel funguje na molekulární úrovni. Pokud se v budoucnu podaří tuto technologii rozšířit i na systémovou úroveň – tedy pro celé tělo – mohla by se stát klíčovým nástrojem v boji proti stárnutí i některým závažným degenerativním onemocněním.

Zdroje a odkazy na původní články: