Výzkumný tým ze Stanford University publikoval v časopise Nature Communications studii, která se zabývá mechanismem přenosu mitochondrií mezi imunitními buňkami a postiženými tkáněmi v organismu. Výzkum využil myší model Friedreichovy ataxie, což je vzácné genetické onemocnění charakterizované nedostatkem proteinu frataxinu, jenž vede k poruchám mitochondriální energetické produkce.
Princip studie a metodologie
Friedreichova ataxie se projevuje zejména dysfunkcí buněk s vysokými energetickými nároky, jako jsou neurony a kardiomyocyty. Vědci zkoumali možnost využití transplantace kostní dřeně k nahrazení nefunkčních imunitních buněk, jako jsou mikroglie v mozku a makrofágy v dalších tkáních, za zdravé dárcovské buňky.
Pro zvýšení efektivity nahrazení mikroglií v mozku autoři použili specifický kondiční režim. Myši byly před transplantací léčeny látkou busulfan pro vyčerpání krvetvorných buněk a následně pexidartinibem, který umožnil efektivnější kolonizaci mozku dárcovskými buňkami. Zdravé dárcovské buňky byly označeny fluorescenčními markery, přičemž GFP značilo samotnou buňku a mKate2 její mitochondrie, což umožnilo odlišit přenesené mitochondriální komponenty od vlastních buněk příjemce.
Pozorované výsledky
Pět měsíců po transplantaci tvořily dárcovské buňky přibližně 82 procent mikrogliální populace v mozku postižených myší. Analýza prokázala přítomnost dárcovských mitochondrií i v buňkách příjemce, které nebyly dárcovského původu, a to včetně neuronů a podpůrných buněk. Tento jev byl potvrzen také u tkání mimo mozek, konkrétně v kostní dřeni.
Funkční testy ukázaly, že transplantace zdravé kostní dřeně vedla u postižených zvířat ke zlepšení růstu, snížení ztráty srsti a zvýšení celkové míry přežití u samic. V testech koordinace, síly a spontánního pohybu vykazovaly léčené subjekty lepší výsledky než kontrolní skupina, ačkoliv nedosahovaly úrovně zdravých jedinců. Analýza prokázala částečnou obnovu hladin proteinů asociovaných se synaptickou funkcí a mitochondriálním respiračním řetězcem.
Mechanismus přenosu
Na základě laboratorních experimentů s buněčnými kulturami vědci usuzují, že přenos mitochondrií je proces závislý na přímém kontaktu mezi buňkami. Postižené buňky vykazovaly vyšší míru absorpce mitochondrií od zdravých dárců než buňky zdravé. Sekvenování RNA na úrovni jednotlivých buněk potvrdilo, že buňky s dárcovskými mitochondriemi vykazují změny v aktivitě genů zapojených do energetického metabolismu a antioxidační obrany.
Autoři studie uvádějí, že tento poznatek naznačuje možnost využití krevního systému jako transportního mechanismu pro ovlivnění metabolické aktivity v orgánech, které nejsou primárně hematopoetické. Výsledky naznačují, že mezibuněčná komunikace prostřednictvím přenosu organel může hrát roli v patofyziologii a potenciální léčbě onemocnění spojených s mitochondriální dysfunkcí.