Учёные создали высокотехнологичное покрытие для митохондрий

Учёные разработали способ покрывать митохондрии, крошечные структуры, которые производят энергию внутри наших клеток, передовыми материалами без вмешательства в их функцию. Это достижение может в конечном итоге помочь исследователям разработать новые подходы к лечению болезней, вызванных неправильно функционирующими митохондриями.

Исследование проводилось IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) и Politecnico di Milano через их совместную лабораторию BraiNs, созданную в 2023 году. Сотрудничество объединяет опыт в области биологии митохондрий д-ра Валерии Тиранти (FINCB), исследователя комплексного отделения медицинской генетики и нейрогенетики, и главы Центра Марциани по детским митохондриальным заболеваниям, с опытом в области химии и инженерии материалов профессора Пьеранджело Метранголо (Politecnico di Milano).

Результаты были опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society (JACS).

Митохондрии генерируют энергию, необходимую клеткам для выполнения их важных функций. Когда эти структуры функционируют неправильно, они могут способствовать развитию нескольких заболеваний, многие из которых редкие. Митохондриальные заболевания особенно вредны для органов и тканей, требующих больших количеств энергии, включая мозг и мышцы. Эффективные варианты лечения этих состояний остаются ограниченными.

Чтобы изучить новые возможности, исследователи обратились к металлоорганическим каркасам (MOF) — классу передовых материалов, свойства которых можно адаптировать для различных применений. Значение этих материалов было подчёркнуто Нобелевской премией по химии в 2025 году, которая была присуждена Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару Ягхи за их работу в этой области.

Применение этих материалов к митохондриям представляет серьёзную проблему, поскольку эти структуры чрезвычайно деликатны и могут легко потерять способность к нормальному функционированию.

Исследовательская группа преодолела это препятствие, разработав технику, которая наносит крошечные количества материала MOF непосредственно на поверхность митохондрий. Что крайне важно, тесты показали, что покрытые митохондрии продолжали производить энергию, демонстрируя, что этот процесс может изменять их поверхности без ущерба для этой существенной функции.

Одним из наиболее многообещающих аспектов открытия является возможность настраивать покрытие для различных целей.

«Возможность модификации покрытия теперь открывает новые исследовательские перспективы: в будущем станет возможно разработать MOF с различными характеристиками в зависимости от задачи, создавая покрытия, способные выполнять специфические функции», — отмечает проф. Метранголо.

Одним из потенциальных применений является трансплантация митохондрий — экспериментальный метод, предназначенный для введения здоровых митохондрий в клетки, чьи существующие митохондрии функционируют неправильно. Исследователи считают, что специально разработанные покрытия могут в конечном итоге облегчить доставку здоровых митохондрий и помочь им взаимодействовать с клетками-реципиентами.

«Специально разработанное покрытие могло бы в будущем облегчить эту передачу и взаимодействие между митохондриями и клетками», — подчёркивает д-р Тиранти.

Однако эта возможность остаётся недоказанной. Необходимо дополнительное исследование, чтобы установить, функционируют ли покрытые митохондрии лучше во время трансплантации, чем митохондрии без покрытия.

Исследование было завершено в рамках исследовательского проекта, возглавляемого аспирантом Марко Д'Амато. Финансирование было предоставлено через проект «CALabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)», поддерживаемый в соответствии с Оперативным планом здравоохранения Министерства здравоохранения (Piano Operativo Salute, POS).