Bahnbrechendes Experiment markiert die erste erfolgreiche Lieferung von Mitochondrien an Leberzellen

Der Forscher der University of Connecticut, Dr. George Wu, hat kürzlich einen Artikel in der Zeitschrift für Gastroenterologie und Hepatologie skizziert sein erfolgreiches Experiment, das Mitochondrien an Leberzellen liefert.

Dieses bahnbrechende Experiment ist das erste Mal, dass Forscher Mitochondrien erfolgreich in bestimmte Zellen lebender Tiere eingeführt haben.

Mitochondrien erzeugen Energie aus der Umwandlung von Fettsäuren und Kohlenhydraten in Kohlendioxid und Wasser, Energiezellen im ganzen Körper. Es besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen mitochondrialen Schäden und verschiedenen Lebererkrankungen. Wenn Mitochondrien geschädigt sind, sie können die Leber nicht mit genügend Energie versorgen, um normal zu funktionieren. Dies führt zu Leberzelltod und Leberversagen.

Zur Zeit, Die einzige Behandlung von Leberversagen ist eine vollständige Organtransplantation. Chirurgen führen etwa 8 000 Lebertransplantationen pro Jahr in den Vereinigten Staaten, aber wegen eines Mangels an Spenderleber, Tausende weitere Menschen auf der Warteliste für eine Transplantation werden sterben, bevor sie eine Transplantation erhalten.

Mit ihrem Wissen über einen gut charakterisierten Rezeptor in der Leber, Wu und sein Team haben zuvor gezeigt, dass Mitochondrien mit bestimmten Trägerproteinen beschichtet werden können, die dazu führen, dass die Leber sie erkennt und aufnimmt. Diese Proteine ​​haben Galaktose freigesetzt, eine Art Zucker, auf ihrer Oberfläche. Die Galaktose fungiert als Signal für die Leber, dieses Protein zu verinnerlichen.

„Wir haben eine normale, natürlicher Mechanismus, ", sagt Wu.

Dieses Papier stellt fest, dass gesunde mitochondriale Komplexe durch einfache intravenöse Injektion in die Leber lebender Ratten eingebracht werden können.

Das Team sammelte Mitochondrien aus Mausproben. Die Mitochondrien wurden mit einem Proteinträger vermischt und gereinigt, um Komplexe zu bilden, die in die Leber aufgenommen werden konnten.

Zusammen mit den Mitochondrien Wu injizierte ein Peptid, das die Freisetzung der Mitochondrien erleichterte, sobald sie die Zellen erreichten. Dieses Peptid ermöglichte es, die Mitochondrien in das Zytoplasma der Leberzellen aufzunehmen, anstatt sie zu verdauen. das ist, was die Leber mit den meisten Molekülen macht, die sie verinnerlicht.

Wenn Sie das nicht haben, Mitochondrien könnten auf Leberzellen gerichtet sein, aber sie würden zerstört werden."

Dr. George Wu, Forscher, Universität von Connecticut

Am Ende des Experiments, Wu und seine Kollegen fanden heraus, dass etwa 27 % der gesamten injizierten Mitochondrien in der Leber nachgewiesen wurden. einen erheblichen Anteil für den therapeutischen Einsatz.

In der Milz wurden weniger als 2% und in der Lunge weniger als 1% gefunden. was darauf hindeutet, dass die Aufnahme nicht zufällig und gleichmäßig über alle Organe verteilt war. Mit anderen Worten, den Forschern ist es gelungen, eine Proteinbeschichtung herzustellen, die Mitochondrien spezifisch identifizierbar und von der Leber verinnerlicht macht.

Der Erfolg war keine Selbstverständlichkeit, da Mitochondrien normalerweise nicht durch den Blutkreislauf wandern. Die vielen potenziell tödlichen Hindernisse machten es über die Venen zum Herzen zu einer erschütternden Reise zur Leber, die Lungen, und schließlich durch Arterien zur Leber und zum Rest des Körpers. Die beschichteten Mitochondrien waren offenbar in der Lage, den Kontakt mit Blutzellen zu überleben, Blutproteine, enge Blutgefäße, und potenzielle Angriffe des Immunsystems.

"Mir, Es ist schon erstaunlich, dass wir überhaupt Spendermitochondrien nachweisen konnten, " sagt Wu. "Wenn man all die Hindernisse bedenkt, die im Weg stehen könnten."

Während dieses Experiment nur die kurzfristigen Auswirkungen einer mitochondrialen Transplantation maß, Es gibt potenzielle langfristige Vorteile.

Mitochondrien haben ihre eigene DNA und RNA, das heißt, sie können sich unabhängig vom Rest der Zelle vermehren. Die transplantierten Mitochondrien können sich während der Zellteilung mit den Zellen replizieren.

Alle Zellen haben eine bestimmte Anzahl von Mitochondrien, die sie benötigen, um ihre Aktivitäten aufrechtzuerhalten. Wu spekuliert, dass Zellen die beschädigten Mitochondrien allmählich als gesunde, Die Zahl der Spendermitochondrien nimmt zu, bis sie die richtige Anzahl an gesunden Mitochondrien haben.

Der nächste Schritt für diese Forschung besteht darin, die Methode an Ratten zu testen, die eine mitochondriale Leberschädigung haben. Dies wird klinische Relevanz für die potenzielle Entwicklung dieser Technik zur Behandlung von Lebererkrankungen aufweisen.

Dieser Prozess hat das Potenzial, eine gravierende Lücke in der Behandlung von Lebererkrankungen zu schließen. Es kann sogar schließlich verwendet werden, um andere Krankheiten im ganzen Körper zu behandeln, die von einer Fehlfunktion oder Schädigung der Mitochondrien betroffen sind.

Wu arbeitet jetzt mit der Technologietransfergruppe von UConn zusammen und hat ein Patent zur gezielten Transplantation von Mitochondrien in Hepatozyten erhalten. Die Universität hat den Nachweis des Prinzips bei Tieren zum Patent angemeldet.

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