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
