Gesundheit

Team demonstriert die Fähigkeit zur Aufladung der Zellen mit mitochondrialen transplantation

Forscher an der University of California, Irvine, haben gezeigt, dass Sie geben können Zellen, die eine Kurzfristige Erhöhung von Energie durch Mitochondrien-transplantation. Das team der Studie, veröffentlicht heute in der Journal of the American Heart Associationlegt nahe, dass die mitochondriale transplantation könnte eines Tages eingesetzt werden, um die Heilung der verschiedenen Herz-Kreislauf -, Stoffwechsel-und neurodegenerative Erkrankungen—und auch einen neuen Ansatz in der Behandlung von Krebs.

„Mitochondrien sind die Motoren, die fahren, viele Aktivitäten, die von unseren Zellen,“ sagte ersten Autor Paria Ali Pour, einem UCI-Ph. D.-Kandidat in der biomedizinischen Technik. „Wenn diese Organellen sind mutierte oder als dysfunktional, die klinischen Manifestationen sind verheerend, so dass wir beschlossen, zur Untersuchung der intrazellulären Konsequenzen der mitochondrialen transplantation und bestimmen, ob es wäre eine praktikable Methode zur Abmilderung dieser negativen Situationen und Patienten zu helfen.“

Es wurden vor versuche, die mitochondriale-transplantation in form der direkten Injektion ins Herz-Muskel-bei Säuglingen mit end-stage-Herzerkrankungen, aber die UCI-Studie ist die erste zu suchen, Daten über die genauen Ergebnisse der mitochondrialen transplantation auf zellulärer und subzellulärer Ebene. Die JAHA Artikel beschreibt der Forscher die erfolgreiche bemühen um die mitochondriale transplantation und wie man Sie systematisch quantifiziert seine Fähigkeit zur Förderung von zellulären Energie.

Für die Experimente, Ali Pour erste isolierte Mitochondrien durch differentielle Zentrifugation, gefolgt von transplantation durch coincubation. Sobald die Mitochondrien hatten sich in Ihrer neuen host-Zellen, führte Sie metabolic flux analysis zur Messung zwei wichtige Parameter: den Sauerstoff-Verbrauch und die extrazelluläre Ansäuerung rate, die wichtige Informationen über den Zellstoffwechsel und wie gut die Zellen sind Konsum/die Produktion von Energie. Die Analysen wurden durchgeführt an zwei, sieben, 14 und 28 Tagen.

„Dies ist im wesentlichen eine Technik für das Studium, wie viel Sauerstoff verbraucht und Protonen emittiert, oder der Gesamtbetrag der Versauerung zu beurteilen, wie die Mitochondrien, produzieren Adenosintriphosphat, der Treibstoff für unsere Zellen,“ Ali Gießen sagte. „Metabolic flux analysis ist eine umfassende Methode zur Bewertung Bioenergetik Indizes—die Mechanismen, durch die Zellen Prozess, der Nährstoffe in Energie und wie gut Sie dies tun. Es hilft uns zu verstehen und Entscheidungen darüber treffen, wie mitochondriale transplantation beeinflusst die zelluläre Bioenergetik und Stoffwechsel.“

Sie sagte, die endosymbiosis Ursprung der Mitochondrien ist, was inspiriert Ihre Arbeit.

„Vor Milliarden von Jahren, die Mitochondrien wurden prokaryotische Bakterien, die kamen in engen Kontakt mit unseren Vorfahren der Eukaryoten. Damals waren Sie völlig autonom—zu diesem Tag, mitochondriale DNA ist, getrennt und Verschieden von der genetische code in unseren Zellen‘ Kerne—aber jetzt sind Sie semiautonomous,“ Ali Gießen sagte. „Das führte uns zu der Hypothese, dass, wenn die Zellen frei angenommen Mitochondrien Alter vor, sollte es—theoretisch—möglich sein, auch dieses Ziel zu erreichen, ein gerichteter Art und Weise.“

Ihr Doktorvater und das Papier der führende Autor, Dr. Arash Kheradvar, einem UCI-professor der biomedizinischen Technik und Medizin, sagte, das ist genau das, was Sie gelungen. „Paria war in der Lage zu zeigen, in einer endgültigen Weise, für das erste mal, dass es möglich ist, zu kontrollieren Zelle Bioenergetik, indem Sie den Inhalt der Mitochondrien in einer cardiomyocyte,“ Kheradvar sagte.

Ein wichtiger Teil des Teams, das Experimente war die Transplantation gesunden Mitochondrien von Skelett-Muskel-Zellen in kardiomyozyten von einer anderen Rasse (nonautologous) zu konzentrieren, auf Fragen, die speziell im Zusammenhang mit der Zelle Bioenergetik. Die Studien bestätigten, dass die zelluläre Bioenergetik verbessert in der host-Zellen zwei Tage nach der transplantation, aber in diesem aufgeladenen Zustand verringert sich später auf.

„In Bezug auf die Lebensfähigkeit der Mitochondrien-transplantation in verschiedenen Zell-Linien, wir haben viele Variationen, einschließlich der Arbeit mit Skelett-Muskel-Zellen, T-Zellen und kardiomyozyten,“ Ali Gießen sagte. „Wir haben sogar geprüft, die Machbarkeit der Transplantation von Mitochondrien aus Ratten-Zellen zu kommerziell verfügbaren menschlichen Zellen in unserem Labor, um zu sehen, ob es einen Mechanismus, der verhindert, dass ein solches Verfahren; wir fanden, dass die Transplantation von Mitochondrien zwischen den verschiedenen Arten ist auch möglich.“

Als Nächstes das team plant, zu untersuchen, ob die verinnerlichte Mitochondrien etablieren Signalisierung mit dem Zellkern und ob Sie dann angenommen werden, indem der host, auf eine langfristige basis.