Artikel zur Langlebigkeit

Forschern gelingt die Transplantation von Mitochondrien in tierische Leberzellen

forscher brachten Mitochondrien erfolgreich in tierische Leberzellen ein
  • Erstmals gelingt es Forschern, Mitochondrien in lebenden Tieren in eine bestimmte Zelle zu transportieren. 

  • Mitochondrien wurden an ein Trägerprotein gebunden, das die Freisetzung der Mitochondrien gezielt in die Leberzellen erleichterte.

  • Beschädigte Mitochondrien sind eine der Hauptursachen für Leberversagen; Diese Behandlung könnte dazu beitragen, geschädigte Lebern zu reparieren, um Transplantationen zu vermeiden.

Dieser Artikel wurde in den UConn Today News veröffentlicht: 

Der Forscher der University of Connecticut, Dr. George Wu, veröffentlichte kürzlich einen Artikel in der Zeitschrift für Gastroenterologie und Hepatologie skizziert sein erfolgreiches Experiment zur Abgabe von Mitochondrien an Leberzellen.

Dieses bahnbrechende Experiment ist das erste Mal, dass es Forschern gelungen ist, Mitochondrien in bestimmte Zellen lebender Tiere einzuführen.

Mitochondrien erzeugen Energie durch die Umwandlung von Fettsäuren und Kohlenhydraten in Kohlendioxid und Wasser und versorgen die Zellen im gesamten Körper mit Energie. Es besteht ein erheblicher Zusammenhang zwischen Mitochondrienschäden und verschiedenen Lebererkrankungen. Wenn Mitochondrien geschädigt sind, können sie die Leber nicht mit ausreichend Energie versorgen, um normal zu funktionieren. Dies führt zum Absterben von Leberzellen und zum Leberversagen.

Derzeit ist die einzige Behandlung bei Leberversagen eine vollständige Organtransplantation. Chirurgen führen in den Vereinigten Staaten etwa 8.000 Lebertransplantationen pro Jahr durch, aber aufgrund des Mangels an Spenderlebern sterben Tausende weitere Menschen auf der Warteliste für eine Transplantation, bevor sie eine erhalten.

Mithilfe ihres Wissens über einen gut charakterisierten Rezeptor in der Leber konnten Wu und sein Team zuvor zeigen, dass Mitochondrien mit bestimmten Trägerproteinen beschichtet werden können, die die Leber dazu veranlassen, sie zu erkennen und aufzunehmen. Diese Proteine ​​tragen auf ihrer Oberfläche Galaktose, eine Zuckerart. Die Galaktose fungiert als Signal für die Leber, dieses Protein zu verinnerlichen.

„Wir haben uns einen normalen, natürlichen Mechanismus zunutze gemacht“, sagt Wu.

In dieser Arbeit wird festgestellt, dass gesunde Mitochondrienkomplexe durch einfache intravenöse Injektion in die Leber lebender Ratten gelangen können.

Das Team entnahm Mitochondrien aus Mäuseproben. Die Mitochondrien wurden mit einem Proteinträger vermischt und gereinigt, um Komplexe zu bilden, die in die Leber aufgenommen werden konnten.

Zusammen mit den Mitochondrien injizierte Wu ein Peptid, das die Freisetzung der Mitochondrien erleichterte, sobald sie die Zellen erreichten. Dieses Peptid ermöglichte die Aufnahme der Mitochondrien in das Zytoplasma der Leberzellen, anstatt sie zu verdauen, was die Leber mit den meisten Molekülen tut, die sie verinnerlicht.

„Wenn das nicht der Fall ist, könnten Mitochondrien auf Leberzellen gerichtet sein, aber sie würden zerstört werden“, sagt Wu.

Am Ende des Experiments stellten Wu und seine Kollegen fest, dass etwa 27 % der gesamten injizierten Mitochondrien in der Leber nachgewiesen wurden, ein erheblicher Anteil für therapeutische Zwecke.

Weniger als 2 % wurden in der Milz und weniger als 1 % in der Lunge gefunden, was darauf hindeutet, dass die Aufnahme nicht zufällig und gleichmäßig über alle Organe verteilt war. Mit anderen Worten: Den Forschern gelang es, eine Proteinhülle zu schaffen, die Mitochondrien spezifisch identifizierbar und für die Leber verinnerlicht.

Der Erfolg war alles andere als eine Selbstverständlichkeit, da Mitochondrien normalerweise nicht durch den Blutkreislauf wandern. Die vielen potenziell tödlichen Hindernisse machten den Weg zur Leber über die Venen zum Herzen, die Lunge und schließlich über die Arterien zur Leber und zum Rest des Körpers erschütternd. Die beschichteten Mitochondrien waren offenbar in der Lage, den Kontakt mit Blutzellen, Blutproteinen, engen Blutgefäßen und möglichen Angriffen des Immunsystems zu überleben.

„Für mich ist es ziemlich erstaunlich, dass wir überhaupt Spender-Mitochondrien entdecken konnten“, sagt Wu. „Wenn man all die Hindernisse bedenkt, die im Weg stehen könnten.“

Während in diesem Experiment nur die kurzfristigen Auswirkungen einer Mitochondrientransplantation gemessen wurden, gibt es potenzielle langfristige Vorteile.

Mitochondrien verfügen über eigene DNA und RNA, was bedeutet, dass sie sich unabhängig vom Rest der Zelle vermehren können. Die transplantierten Mitochondrien können sich während der Zellteilung mit den Zellen vermehren.

Alle Zellen verfügen über eine bestimmte Anzahl von Mitochondrien, die sie zur Aufrechterhaltung ihrer Aktivitäten benötigen. Wu vermutet, dass Zellen die beschädigten Mitochondrien nach und nach eliminieren könnten, während die Anzahl der gesunden Spender-Mitochondrien zunimmt, bis sie über die richtige Anzahl gesunder Mitochondrien verfügen.

Der nächste Schritt dieser Forschung besteht darin, die Methode an Ratten zu testen, die eine mitochondriale Leberschädigung haben. Dies wird klinische Relevanz für die potenzielle Entwicklung dieser Technik zur Behandlung von Lebererkrankungen aufweisen.

Dieser Prozess hat das Potenzial, eine gravierende Lücke in der Behandlung von Lebererkrankungen zu schließen. Eventuell kann es sogar zur Behandlung anderer Krankheiten im ganzen Körper eingesetzt werden, die von einer Fehlfunktion oder Schädigung der Mitochondrien betroffen sind.

Diese Studie wurde im veröffentlicht Zeitschrift für Gastroenterologie und Hepatologie im Mai 2020. 



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