Учёные создали метод покрытия митохондрий — микроскопических структур, вырабатывающих энергию в клетках, — передовыми материалами без нарушения их работы. Достижение в перспективе поможет исследователям разработать новые подходы к лечению заболеваний, вызванных нарушениями в работе митохондрий. Об этом сообщает ScienceDaily.
Исследование провели IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) и Politecnico di Milano в рамках совместной лаборатории BraiNs, созданной в 2023 году. В работе объединились знания по биологии митохондрий доктора Валерии Тирани (FINCB), исследователя медицинской генетики и нейрогенетики, а также руководителя Центра детских митохондриальных заболеваний Фонда Мариани, и опыт в области химии и материаловедения профессора Пьеранджело Метранголо (Politecnico di Milano). Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society (JACS).
Митохондрии обеспечивают клетки энергией для жизненно важных процессов. Нарушения в их работе связаны с целым рядом заболеваний, многие из которых редкие. Митохондриальные болезни особенно сильно поражают органы и ткани, требующие больших затрат энергии, включая мозг и мышцы. Эффективных методов лечения таких состояний по-прежнему мало. Чтобы найти новые возможности, исследователи обратились к металл-органическим каркасам (MOF) — классу передовых материалов, свойства которых можно настраивать под разные задачи. Значимость этих материалов подчеркнула Нобелевская премия по химии 2025 года, присуждённая Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару Яги за работы в этой области.
Нанесение таких материалов на митохондрии сопряжено с серьёзной трудностью: эти структуры крайне хрупкие и легко теряют способность нормально функционировать. Команда преодолела это препятствие, разработав методику нанесения микроскопических количеств материала MOF непосредственно на поверхность митохондрий. Испытания показали, что покрытые митохондрии продолжали вырабатывать энергию, то есть процесс позволяет изменять их поверхность, не затрагивая эту ключевую функцию.
Одна из самых перспективных сторон открытия — возможность настраивать покрытие под разные цели. «Возможность модифицировать покрытие открывает новые исследовательские перспективы: в будущем можно будет создавать MOF с разными характеристиками в зависимости от задачи, получая покрытия, способные выполнять конкретные функции», — отмечает профессор Метранголо. Одно из потенциальных применений — трансплантация митохондрий, экспериментальная методика, при которой в клетки с неработающими митохондриями вводят здоровые. По мнению исследователей, специально созданные покрытия со временем могут облегчить доставку здоровых митохондрий и помочь им взаимодействовать с клетками-реципиентами. «Специально разработанное покрытие в будущем могло бы облегчить эту передачу и взаимодействие между митохондриями и клетками», — подчёркивает доктор Тирани.
Однако эта возможность пока не доказана. Потребуются дополнительные исследования, чтобы установить, работают ли покрытые митохондрии при трансплантации лучше, чем митохондрии без покрытия. Работа выполнена в рамках исследовательского проекта под руководством аспиранта Марко Д’Амато. Финансирование обеспечил проект «CALabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)» при поддержке операционного плана здравоохранения Министерства здравоохранения (Piano Operativo Salute, POS).