Tämä uraauurtava koe on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat koskaan onnistuneesti lisänneet mitokondrioita elävien eläinten tiettyihin soluihin.
Mitokondriot tuottavat energiaa muuntamalla rasvahapot ja hiilihydraatit hiilidioksidiksi ja vedeksi, tehostaa soluja koko kehossa. Mitokondrioiden vaurioiden ja eri maksasairauksien välillä on merkittävä yhteys. Kun mitokondriot ovat vaurioituneet, ne eivät voi tarjota maksalle tarpeeksi energiaa normaaliin toimintaan. Tämä johtaa maksasolujen kuolemaan ja maksan vajaatoimintaan.
Tällä hetkellä, ainoa maksan vajaatoiminnan hoito on täydellinen elinsiirto. Kirurgit suorittavat noin 8, 000 maksansiirtoa vuodessa Yhdysvalloissa, mutta luovuttajamaksan puutteen vuoksi, tuhannet muut elinsiirron odotuslistalla olevat ihmiset kuolevat ennen kuin ne saavat sen.
Käyttämällä tietämystään hyvin luonnehditusta reseptorista maksassa, Wu ja hänen tiiminsä osoittivat aiemmin, että mitokondriot voidaan päällystää tietyillä kantajaproteiineilla, jotka johtavat maksan tunnistamaan ne ja ottamaan ne käyttöön. Nämä proteiinit ovat paljastaneet galaktoosia, eräänlainen sokeri, niiden pinnalla. Galaktoosi toimii signaalina maksalle sisäistää tämä proteiini.
"Hyödyimme normaalista, luonnollinen mekanismi, "Wu sanoo.
Tässä artikkelissa todetaan, että terveitä mitokondriokomplekseja voidaan toimittaa elävien rottien maksaan yksinkertaisen laskimonsisäisen injektion avulla.
Ryhmä keräsi mitokondrioita hiirinäytteistä. Mitokondriot sekoitettiin proteiinikantajan kanssa ja puhdistettiin kompleksien muodostamiseksi, jotka voitaisiin ottaa maksaan.
Yhdessä mitokondrioiden kanssa Wu injektoi peptidin, joka helpotti mitokondrioiden vapautumista, kun ne saavuttivat solut. Tämä peptidi mahdollisti mitokondrioiden ottamisen maksasolujen sytoplasmaan pikemminkin kuin pilkkomisen, mitä maksa tekee useimmille sisäistämilleen molekyyleille.
Jos sinulla ei ole sitä, mitokondriot voivat olla kohdistettu maksasoluihin, mutta ne tuhottaisiin. "
Tohtori George Wu, Tutkija, Connecticutin yliopisto
Kokeilun lopussa, Wu ja hänen kollegansa havaitsivat, että noin 27% kaikista injektoiduista mitokondrioista havaittiin maksassa, merkittävä osa terapeuttiseen käyttöön.
Alle 2% todettiin pernasta ja alle 1% keuhkoista, mikä viittaa siihen, että imeytyminen ei ollut sattumaa ja jakautunut tasaisesti kaikkiin elimiin. Toisin sanoen, tutkijat onnistuivat luomaan proteiinipinnoitteen, joka teki mitokondrioista erityisesti tunnistettavia ja maksan sisäisiä.
Saavutus ei ollut kaukana ennakolta, koska mitokondriot eivät normaalisti kulje verenkierron läpi. Monet mahdollisesti tappavat esteet tekivät siitä järkyttävän matkan maksaan suonien kautta sydämeen, keuhkot, ja lopulta valtimoiden kautta maksaan ja muuhun kehoon. Päällystetyt mitokondriot ilmeisesti pystyivät selviytymään kosketuksesta verisolujen kanssa, veren proteiinit, kapeat verisuonet, ja mahdolliset immuunijärjestelmän hyökkäykset.
"Minulle, On hämmästyttävää, että pystyimme havaitsemaan luovuttajamitokondrioita lainkaan, "Wu sanoo." Kun otat huomioon kaikki esteet, jotka saattaisivat saada esteen. "
Vaikka tässä kokeessa mitattiin vain mitokondrioiden elinsiirron lyhytaikaisia vaikutuksia, mahdollisia pitkäaikaisia hyötyjä.
Mitokondrioilla on oma DNA ja RNA, eli ne voivat lisääntyä muusta solusta riippumatta. Siirretyt mitokondriot voivat replikoitua solujen kanssa jakautumisen aikana.
Kaikilla soluilla on tietty määrä mitokondrioita, joita he tarvitsevat toiminnan ylläpitämiseksi. Wu arvelee, että solut voivat vähitellen poistaa vaurioituneet mitokondriot terveinä, luovuttajien mitokondrioiden määrä kasvaa, kunnes heillä on oikea määrä terveitä mitokondrioita.
Tämän tutkimuksen seuraava vaihe on testata menetelmä rotilla, joilla on mitokondrioiden maksavaurio. Tällä on kliinistä merkitystä tämän tekniikan mahdolliselle kehittämiselle maksasairauksien hoidossa.
Tämä prosessi voi korjata vakavan aukon maksasairauksien hoidossa. Sitä voidaan jopa käyttää lopulta muiden sairauksien hoitoon koko kehossa, joihin mitokondrioiden toimintahäiriö tai vaurio vaikuttaa.
Wu työskentelee nyt UConnin teknologiansiirtoryhmän kanssa, ja hänelle on myönnetty patentti mitokondrioiden kohdennetusta siirtämisestä hepatosyyteihin. Yliopisto on hakenut patenttisuojaa eläinten periaatteen todistamisesta.