Máte
nápad?

Pomôžeme vám!

Chcem pomoc

Chcem
mentora

Kliknite sem

Domov

Vitajte na informačnom portáli
o Európskom výskumnom priestore (ERA)

Nová dimenzia v transplantácii

ERA Aktualita

Illustration of how researchers suck up mitochondria (blue) from a living cell
Transplantácia orgánov na bunkovej úrovni: Výskumníci pomocou nanostriekačky odoberú mitochondrie (modré) zo živej bunky, aby preniesli organely do inej. Zdroj: https://ethz.ch

V rámci technologického prelomu oznámili výskumníci z ETH Zürich vo Švajčiarsku vývoj novej techniky, ktorá dokáže transplantovať mitochondrie – známe ako „elektrárne“ buniek – z jednej živej bunky do druhej s bezkonkurenčnou účinnosťou.

Tak ako sa dá ľudské telo rozdeliť na rôzne orgány – napríklad srdce, pľúca, obličky, črevo či pečeň – aj naše bunky pozostávajú z niekoľkých komplementárnych a vzájomne závislých systémov. Tie sa označujú ako organely, čiže malé orgány. A tak ako niekedy dokážeme pridať niekoľko desaťročí životu pacienta s ochorením obličiek transplantáciou zdravej obličky, možno sa nám raz podarí omladiť jednotlivé bunky aj transplantáciou bunkových zložiek.

S pomocou nanostriekačky

Táto vyhliadka môže znieť ako sci-fi, ale nové zistenia výskumnej skupiny vedenej Juliou Vorholtovou z Inštitútu mikrobiológie ETH Zürich naznačujú, že teraz dosiahla bod technickej realizovateľnosti. Vo svojom výskume, ktorý bol nedávno publikovaný v odbornom časopise PLOS Biology, skupina úspešne použila „nanostriekačku“, ktorú predtým vyvinuli na transplantáciu mitochondrií z jednej živej bunky do druhej.

Mitochondrie sú malé „elektrárne“, kde prebiehajú procesy bunkového dýchania – procesy, ktoré sa pôvodne vyvinuli v baktériách pred viac ako 2-miliardami rokov. Postupom času sa niektoré baktérie spojili s inými bunkami a vytvorili vzájomne závislé spoločenstvo v procese nazývanom endosymbióza, ktorý zohral hlavnú úlohu v evolučnom vývoji života na Zemi. Endosymbióza je v konečnom dôsledku to, čo viedlo k evolúcii všetkých mnohobunkových organizmov, ktoré pozostávajú zo zložitých buniek – od húb a rastlín až po živočíchy, vrátane ľudí.

Od nití po šnúry perál

Endosymbióza spôsobila, že starodávne baktérie sa postupne vyvinuli na mitochondrie, organely, ktoré sú zodpovedné za produkciu energie v dnešných zložitých bunkách. V ľudských bunkách tvoria mitochondrie dynamickú, vláknitú sieť. Ako uviedol Christoph Gäbelein, hlavný autor článku: „Vlákna reagujú na negatívny tlak a premenia sa na niečo ako šnúru perál, z ktorej sa následne odštipujú jednotlivé mitochondrie.“

Pomocou valcových nanostriekačiek, ktoré boli špeciálne vyvinuté pre túto štúdiu, vedci prepichli bunkovú membránu a nasali sférické mitochondrie. Potom prepichli membránu inej bunky a napumpovali mitochondrie späť z nanosyringiek do recipientnej bunky.

Poloha nanostriekačky je riadená laserovým svetlom z konvertovaného mikroskopu atómovej sily. Regulátor tlaku upravuje prietok a umožňuje vedcom prenášať neuveriteľne malé objemy tekutiny v rozsahu femtolitrov (miliónytiny milióntiny mililitra) počas transplantácie organel. Ako vysvetlil Gäbelein: „Donorové aj akceptorové bunky prežijú tento minimálne invazívny postup.“

Omladenie buniek

Transplantované mitochondrie majú tiež vysokú mieru prežitia – viac ako 80 %. Vo väčšine buniek sa injekčne transplantované mitochondrie začnú spájať s filamentóznou sieťou novej bunky 20 minút po transplantácii. Ako uviedla Vorholt: „Hostiteľská bunka ich prijíma.“ To platí vo väčšine prípadov, hoci v niekoľkých bunkách sa stanú obeťou systému kontroly kvality hostiteľskej bunky a sú degradované.

Vo svojom príspevku švajčiarski výskumníci uviedli, že „technika prezentovaná v tomto dokumente uľahčí aplikácie v rôznych oblastiach výskumu v budúcnosti“. Je možné, že by sa mohol použiť na omladenie kmeňových buniek, ktoré v priebehu starnutia vykazujú pokles metabolickej aktivity. Vorholtovej tím však v súčasnosti sleduje ďalšie plány. Ako dodala na záver Vorholt: „Chceme pochopiť procesy, ktoré riadia, ako rôzne bunkové kompartmenty spolupracujú – a dúfame, že odhalíme, ako sa endosymbiózy vyvíjajú v priebehu evolučného času.“  

Viac informácií:

Gäbelein CG, Feng Q, Sarajlic E, Zambelli T, Guillaume-​Gentil O, Kornmann B, Vorholt JA. Mitochondria transplantation between living cells. PLoS Biol. 20:  Published: March 23, 2022, doi: 10.1371/journal.pbio.3001576call_made

Zdroj: https://ethz.ch, zverejnené: 31. 3. 2022, autor: rpa