محققان در دانشگاه تگزاس A&M راهی برای احیای سلولهای خسته یا آسیبدیده پیدا کردهاند. این کار با تأمین منابع تازهای از میتوکندری، یعنی ساختارهای ریزی که نیروی حیات سلولی را تأمین میکنند، صورت میگیرد.
این تیم با استفاده از “نانوگُلهای (Nanoflowers)” ویژهای برای تقویت سلولهای بنیادی، توانستند میتوکندری اضافی تولید کرده و مستقیماً به سلولهای آسیبدیده برسانند و بدین ترتیب، انرژی و انعطافپذیری آنها را بازیابی کنند.
بازیابی انرژی با تأمین میتوکندری تازه
محققان زیستپزشکی در دانشگاه تگزاس A&M گزارش میدهند که ممکن است راهی برای کُند کردن یا حتی معکوس کردن کاهش تولید انرژی سلولی پیدا کرده باشند؛ امکانی که میتواند حوزههای بسیاری از علم پزشکی را تحت تأثیر قرار دهد.
دکتر آخیلیش که. گهاروار و دانشجوی دکترای وی، جان سوکار، با همکاری همکارانشان در گروه مهندسی زیستپزشکی، تکنیکی را توسعه دادهاند که میتوکندریهای جدید را به سلولهای آسیبدیده میرساند. این رویکرد، بازده انرژی را به سطوح اولیه باز میگرداند و منجر به بهبودهای بزرگی در سلامت کلی سلول میشود.
کاهش میتوکندری در پیری، بیماریهای قلبی و چندین اختلال نورودژنراتیو (زوال عصبی) نقش دارد. روشی که توانایی طبیعی بدن برای جایگزینی میتوکندریهای فرسوده را تقویت کند، پتانسیل مقابله با همه این بیماریها را دارد.
چرا میتوکندریهای ناکارآمد به سلولها آسیب میزنند؟
همچنان که افراد پیر میشوند یا سلولها توسط بیماریهایی مانند آلزایمر یا در معرض مواد سمی مانند داروهای شیمیدرمانی آسیب میبینند، به تدریج توانایی تولید انرژی خود را از دست میدهند. این کاهش به کم شدن تعداد میتوکندریها گره خورده است؛ ساختارهای کوچکی درون سلولها که بخش عمده انرژی مورد نیاز آنها را تولید میکنند. چه در مغز، قلب یا عضلات، میتوکندری کمتر منجر به ناکارآمدی سلولهایی میشود که دیگر نمیتوانند وظایف ضروری خود را انجام دهند.
نانوگلها، سلولهای بنیادی را به اهداکنندگان قدرتمند تبدیل میکنند!
این تحقیق که در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، از ذرات میکروسکوپی و گُلمانند – معروف به نانوگلها – همراه با سلولهای بنیادی استفاده کرده است. هنگامیکه سلولهای بنیادی در معرض این نانوگلها قرار گرفتند، تقریباً دو برابر حالت معمول میتوکندری تولید کردند. پس از قرار گرفتن این سلولهای بنیادی تقویتشده در نزدیکی سلولهای آسیبدیده یا پیر، میتوکندریهای اضافی خود را به همسایگان آسیبدیده منتقل کردند.
سلولهای دریافتکننده پس از دریافت میتوکندریهای جدید، تولید انرژی و عملکرد طبیعی خود را بازیابی کردند. آنها همچنین حتی در مواجهه بعدی با عوامل مضر مانند داروهای شیمیدرمانی، در برابر مرگ سلولی مقاومتر شدند.
گهاروار، استاد مهندسی زیستپزشکی، میگوید:
ما سلولهای سالم را آموزش دادهایم تا باتریهای اضافی خود را با سلولهای ضعیفتر به اشتراک بگذارند. با افزایش تعداد میتوکندریها درون سلولهای اهداکننده، میتوانیم به سلولهای پیر یا آسیبدیده کمک کنیم تا شادابی خود را بازیابند— بدون هیچگونه اصلاح ژنتیکی یا دارو.
افزایش چند برابری انتقال میتوکندری
سلولها بهطور طبیعی مقادیر کمی میتوکندری را مبادله میکنند، اما سلولهای بنیادی تیمار شده با نانوگلها، که “کارخانههای زیستی میتوکندری” نامیده میشوند، دو تا چهار برابر بیشتر از سلولهای تیمار نشده میتوکندری ارسال کردند.
سوکار، نویسنده اصلی مقاله، گفت:
افزایش چند برابری در کارایی بیش از آن چیزی بود که میتوانستیم امیدوار باشیم. این مانند دادن یک بسته باتری جدید به یک وسیله الکترونیکی قدیمی است. به جای دور انداختن آنها، ما باتریهای کاملاً شارژ شده را از سلولهای سالم به سلولهای بیمار متصل میکنیم.
درمانهای سلولی با ماندگاری طولانیتر
روشهای دیگری برای افزایش میتوکندری درون سلولها وجود دارد، اما محدودیتهایی دارند. رویکردهای مبتنی بر دارو متکی به مولکولهای کوچکی هستند که به سرعت از سلولها پاک میشوند و نیاز به دوزهای مکرر دارند. نانوگلها نانوذرات بزرگتری هستند (حدود ۱۰۰ نانومتر قطر دارند)، بنابراین برای مدت طولانیتری درون سلولها باقی میمانند و همچنان تولید میتوکندری را تشویق میکنند. این نشان میدهد که درمانهای مبتنی بر این فناوری ممکن است تنها نیاز به تجویز ماهانه داشته باشند.
گهاروار اظهار داشت:
این یک گام اولیه، اما هیجانانگیز، به سوی شارژ مجدد بافتهای پیر با استفاده از ماشینآلات بیولوژیکی خود آنها است. اگر بتوانیم این سیستم طبیعی به اشتراکگذاری انرژی را با خیال راحت تقویت کنیم، روزی میتواند به کُند کردن یا حتی معکوس کردن برخی از اثرات پیری سلولی کمک کند.
نانوگلها از چه چیزی ساخته شدهاند؟
نانوگلها از مولیبدن دیسولفید تشکیل شدهاند، یک ماده غیرآلی که میتواند ساختارهای دو بعدی مختلفی را در مقیاسهای بسیار کوچک تشکیل دهد. تنها چند گروه تحقیقاتی، از جمله آزمایشگاه گهاروار، در حال بررسی کاربردهای زیستپزشکی مولیبدن دیسولفید هستند.
گسترش قدرت درمانهای سلولهای بنیادی
سلولهای بنیادی مدتهاست که در مرکز تحقیقات ترمیم و بازسازی بافت قرار دارند. تقویت آنها با نانوگلها میتواند اثربخشی آنها را به طور قابل توجهی افزایش داده و امکانات جدیدی برای درمان طیف گستردهای از بیماریها باز کند.
پتانسیل استفاده در سراسر بدن
یکی از مزیتهای عمده این روش، انعطافپذیری آن است. اگرچه این رویکرد هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد، اما در نهایت میتواند برای بسیاری از بافتهای مختلف که عملکرد خود را از دست دادهاند، به کار رود.
سوکار گفت:
شما میتوانید سلولها را در هر جای بدن بیمار قرار دهید. بنابراین برای کاردیومیوپاتی (بیماری عضله قلب)، میتوانید مستقیماً سلولهای قلبی را درمان کنید—سلولهای بنیادی را مستقیماً در قلب یا نزدیک آن قرار دهید. اگر دیستروفی عضلانی دارید، میتوانید آنها را مستقیماً به عضله تزریق کنید. از نظر اینکه بتواند برای طیف گستردهای از موارد استفاده شود، بسیار امیدوارکننده است، و این تازه آغاز کار است. ما میتوانیم برای همیشه روی این موضوع کار کنیم و هر روز چیزهای جدید و درمانهای بیماری جدیدی پیدا کنیم.
منبع: Scitechdaily
