Биомедицинские исследователи из Техасского университета A&M, возможно, нашли способ остановить — а может быть, и обратить вспять — снижение клеточной выработки энергии. Это открытие может иметь по-настоящему революционные последствия для медицины.

Профессор Ахилеш К. Гахарвар и аспирант Джон Сукар вместе с коллегами из кафедры биомедицинской инженерии разработали новый метод, который позволяет повреждённым клеткам получать новые митохондрии. Тем самым они возвращают энергообмен к прежним уровням и значительно повышают «жизнеспособность» клеток. Падение числа митохондрий связано со старением, сердечно-сосудистыми заболеваниями и нейродегенеративными расстройствами. 

Когда клетки человека стареют или повреждаются — например, при нейродегенеративных болезнях вроде болезни Альцгеймера или после воздействия токсичных веществ, таких как химиотерапевтические препараты, — они постепенно теряют способность производить энергию. Причина в снижении количества митохондрий — маленьких внутриклеточных структур, которые вырабатывают большую часть энергии. Падает число митохондрий — и клетки, от нейронов до мышечных волокон, перестают нормально функционировать.

Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, использовало сочетание крошечных цветоподобных частиц — так называемых «наноцветков» — и стволовых клеток. В присутствии этих наноцветков стволовые клетки начинали производить в два раза больше митохондрий, чем обычно. Когда такие «усиленные» стволовые клетки помещали рядом с повреждёнными или старыми клетками, они передавали им свои избыточные митохондрии.

Получив новые митохондрии, пострадавшие клетки восстанавливали производство энергии и возвращали себе нормальную функциональность. Они демонстрировали повышенную устойчивость к повреждениям и клеточной гибели — даже после воздействия химиотерапевтических средств. 

Обычно клетки действительно могут обмениваться небольшим количеством митохондрий, но усиленные стволовые клетки — получившие прозвище «митохондриальные био-фабрики» — передавали их в два–четыре раза больше, чем обычные. 

Другие методы увеличения числа митохондрий существуют, но у них есть недостатки. Лекарства требуют частых повторных приёмов, поскольку быстро выводятся из клеток. А более крупные частицы-наноматериалы, примерно сто нанометров в диаметре, удерживаются внутри клеток дольше и продолжают стимулировать производство митохондрий. Это открывает путь к терапии, которую, возможно, будет достаточно вводить всего раз в месяц.

Сами наноцветки изготовлены из дисульфида молибдена — неорганического соединения, способного образовывать разнообразные двумерные микроструктуры. 

Стволовые клетки уже давно считаются перспективным инструментом регенеративной медицины, и использование наноцветков для усиления их возможностей может стать следующим большим шагом. Один из самых привлекательных аспектов метода — его потенциальная универсальность.

Пока эта идея изучена не полностью, но в принципе она может применяться для восстановления тканей по всему организму.