Toto by mohol byť kľúč k zvýšeniu výkonu buniek: výskumníci vyvinuli novú metódu transplantácie zdravých mitochondrií do zvierat s poškodenými bunkovými organelami. Dúfajú, že tento postup raz umožní liečiť aj ľudí s niektorými neurodegeneratívnymi poruchami a dedičnými genetickými ochoreniami.
Pri technike predstavenej v marci v časopise Cell výskumníci zabalili mitochondrie do mikroskopických kapsúl vytvorených z membrán červených krviniek. Injekčné podanie týchto kapsúl zmiernilo príznaky u myší, ktoré vykazovali znaky Parkinsonovej choroby a ďalších ochorení. Výskumníci už plánujú vyskúšať tento postup aj u ľudí.
„Je to významný pokrok,“ hovorí Ken Nakamura, lekár a výskumník z Gladstone Institutes a Kalifornskej univerzity, ktorý sa venuje Parkinsonovej chorobe a na štúdii sa nepodieľal. Upozorňuje však, že k využitiu metódy u ľudí s neurodegeneratívnymi poruchami vedie ešte dlhá cesta. Ani mechanizmus, ktorý stojí za priaznivými účinkami pozorovanými u zvierat, zatiaľ nie je celkom jasný. Napriek tomu považuje túto myšlienku za mimoriadne zaujímavú.
Poškodené mitochondrie spôsobujú množstvo ochorení, ktorých možnosti liečby sú zatiaľ obmedzené. Niektorým dedičným poruchám u novorodencov možno predísť prenosom bunkového jadra. Pri tejto technike oplodnenia in vitro sa jadro z vajíčka matky prenesie do darcovského vajíčka so zdravými mitochondriami. Postup sa však nevyužíva vo veľkom a nepomáha ľuďom, u ktorých sa ochorenie už rozvinulo.
Aj pre týchto pacientov sa však transplantácia mitochondrií už dlho javí ako sľubná možnosť. Predbežné klinické skúšania u detí s určitými srdcovými problémami naznačili, že injekčné podanie zdravých mitochondrií do tkanív je bezpečné. Ďalšie štúdie ukázali, že takto možno predĺžiť život myší s mitochondriálnym ochorením. Súčasné metódy využívajúce mitochondrie získané od pacientov alebo z buniek pestovaných v laboratóriu však nie sú účinné. Bunky tieto organely prijímajú len zriedka a pri podávaní sa môžu poškodiť, takže funkčných ich zostane iba niekoľko.
Nový prístup spočíva v tom, že bunkový biológ Xingguo Liu z Inštitútu medicíny a zdravia v Guangzhou a jeho kolegovia zabalili izolované mitochondrie do membrán získaných z červených krviniek. Vzniknuté kapsuly, z ktorých každá obsahuje jedinú organelu, podľa výskumníkov spoľahlivo dopravia tieto miniatúrne elektrárne do ľudských buniek pestovaných v laboratóriu. Tam sa začlenia do mitochondriálnej siete prijímajúcej bunky a zrejme fungujú normálne. „Je to veľmi elegantný prístup,“ hovorí Vivian Gama, bunková biologička z Vanderbiltovej univerzity, ktorá sa na výskume nepodieľala. Dodáva, že úspešnosť prenosu do hostiteľských buniek sa zdá byť oveľa vyššia než pri predchádzajúcich metódach.
Liu a jeho kolegovia tiež skúmali, či by metóda mohla pomôcť zmierniť mitochondriálne poruchy. Keď kapsuly dopravili do buniek pochádzajúcich od pacienta so zriedkavou, zvyčajne smrteľnou mitochondriálnou mutáciou, zvýšila sa v nich tvorba energie. U myší s mutáciami spojenými s Leighovým syndrómom, ďalšou smrteľnou genetickou poruchou, ktorá spôsobuje postupné poškodzovanie nervovej sústavy, injekčné podanie kapsúl do krvi predĺžilo priemernú dĺžku života v porovnaní s neliečenými kontrolnými zvieratami aj s myšami, ktoré dostali voľné mitochondrie.
V ďalších testoch výskumníci pracovali s myšami, ktorým podali toxickú chemickú látku MPTP vyvolávajúcu niektoré typické príznaky Parkinsonovej choroby. Tieto zvieratá majú nefunkčné mitochondrie v mozgových bunkách nazývaných dopaminergné neuróny, ktoré sú výrazne poškodené aj u pacientov s Parkinsonovou chorobou. Výskumníci zistili, že podanie kapsúl myšiam pomohlo obnoviť tieto neuróny. Zvieratá sa aj niekoľko mesiacov po liečbe pohybovali ľahšie než myši v kontrolnej skupine. Pri podaní voľných mitochondrií sa takýto účinok nepozoroval.
Nakamura však upozorňuje, že výsledky získané u myší, ktorým podali MPTP, je ťažké preniesť na pacientov s Parkinsonovou chorobou. Aby sa presvedčil, či priaznivé účinky liečby skutočne vysvetľujú transplantované organely, chcel by vidieť viac údajov o počte mitochondrií, ktoré prijali konkrétne dopaminergné neuróny. Súhlasí s ním aj Simon Johnson, ktorý na Northumbrijskej univerzite skúma Leighov syndróm. Poznamenáva, že k zlepšeniu mohli prispieť napríklad aj interakcie medzi podanými kapsulami či ich obsahom a imunitným systémom.
Zatiaľ nie je jasné, či transplantované mitochondrie zostanú zdravé aj z dlhodobého hľadiska, najmä pri progresívnych ochoreniach, ako je Parkinsonova choroba, hovorí Alessandro Prigione, výskumník kmeňových buniek z Univerzity Heinricha Heineho. Upozorňuje aj na možné bezpečnostné riziká vyplývajúce z nezlučiteľnosti DNA transplantovaných organel s vlastnou DNA hostiteľského organizmu.
Jednou z možností, ako túto nezlučiteľnosť minimalizovať, by mohlo byť použitie pacientových vlastných mitochondrií. Niektoré z nich zvyčajne zostávajú zdravé aj pri mitochondriálnych ochoreniach. Túto možnosť zvažuje aj spoluautor štúdie, bunkový biológ Qi Long, so svojimi kolegami, hoci ich pokusy na zvieratách neodhalili nežiaduce reakcie pri použití organel získaných z bunkových línií. V budúcich verziách techniky by sa mitochondriálne kapsuly mohli cielene dopravovať ku konkrétnym bunkám alebo tkanivám, čím by sa zvýšila účinnosť a znížili náklady, hovorí Long.
Výskumníci plánujú klinické skúšanie tejto metódy. Konkrétne ochorenie aj počet pacientov ešte musia definitívne určiť, no ľudia s Parkinsonovou chorobou medzi nimi zatiaľ nebudú, poznamenáva Liu. Dúfa pritom, že výsledky povzbudia aj ďalších vedcov, aby skúmali, ako z týchto bunkových elektrární vyvinúť účinnú liečbu.
