Экспериментальная терапия может дать надежду на редкие генетические нарушения

mitochondria
                Кредит: CC0 Public Domain

Исследователи в Массачусетской больнице общего профиля (MGH) разработали новый способ облегчения проблем, вызванных дисфункциональными митохондриями, которые являются «электростанциями», вырабатывающими энергию в клетках. Их открытие, о котором сообщалось в журнале Nature Biotechnology 13 января, может привести к новому лечению редких заболеваний, вызванных «сломанными» митохондриями, но также может быть использовано для разработки новых методов лечения более распространенного возраста. связанные расстройства.
                                                                                       

Все клетки имеют митохондрии. «Митохондрии берут электроны из пищи, которую мы едим, и переносят их в кислород», — объясняет доктор медицины Вамси Моота, исследователь отдела молекулярной биологии в MGH, и старший автор статьи «Биотехнология природы». Mootha сравнивает этот процесс с рекой, спускающейся с горы, с водяными колесами, которые используют поток для производства энергии.

Тем не менее, митохондриальные нарушения действуют как плотина, блокируя этот плавный поток и вызывая накопление электронов, известное как окислительно-восстановительный дисбаланс, и останавливая жизненно важные химические реакции внутри клетки. «Мы думаем, что токсичность связана с тем, что» водяное колесо «больше не вращается», — говорит Моота. Избыточные электроны в конечном итоге попадают в кровообращение в виде лактата, молекулы, которая служит маркером заболевания, возникающего внутри клеток.

Неисправные митохондрии вызывают более 300 редких генетических расстройств, таких как синдром Ли (серьезное неврологическое заболевание, которое может проявляться в раннем детстве) и МЕЛАС (который вызывает мышечную слабость, диабет и инсульты, обычно начинающиеся в возрасте до 40 лет). Тем не менее, при болезни Паркинсона и других, более распространенных расстройствах, происходит постепенное снижение митохондриальной функции. «Даже сам процесс старения, при отсутствии заболеваний, связан со снижением митохондриальной активности, — говорит Мута.

Чтобы решить эту проблему, Моота и его коллеги создали синтетический фермент (названный LOXCAT), объединив два бактериальных белка, лактатоксидазу (LOX) и каталазу (CAT). Его команда добавила LOXCAT в среду культивируемых клеток человека с дефектными митохондриями и обнаружила, что искусственный фермент преобразует лактат в пируват, который проникает в клетки и поглощает электроны, освобождая от скопления. Пируват в свою очередь превращается в лактат, который выделяется из клетки. LOXCAT преобразует лактат в пируват, который начинает процесс заново, создавая цикл.

«Наше новое терапевтическое средство направлено непосредственно на циркулирующий лактат как средство безопасного рассеивания избыточных электронов. Восстанавливают окислительно-восстановительный баланс и возобновляется поток внутри клетки», — говорит Мута. «Концептуально новым здесь является то, что нашему ферменту не нужно входить в клетку — он воздействует на входящие и выходящие химические вещества, чтобы принести пользу внутренней работе клетки».

Mootha отмечает, что до того, как LOXCAT будет готов к испытаниям на людях, предстоит еще больше инженерных работ. Но он чувствует, что это исследование, которое финансировалось Фондом Marriott, могло оказать глубокое влияние. «Сейчас у нас очень мало, если таковые имеются, способов борьбы с последствиями митохондриальной дисфункции», — говорит Мута. «Этот новый подход потенциально поможет многим различным генетическим условиям, общая конечная точка которых — окислительно-восстановительный дисбаланс».

Ведущий автор статьи «Биотехнология природы» — доктор философии Анупам Патгири, научный сотрудник отдела молекулярной биологии MGH. Старший автор, Vamsi Mootha, доктор медицинских наук, руководит лабораторией Mootha, которая базируется на кафедре молекулярной биологии MGH. Он также является профессором системной биологии в Гарвардской медицинской школе, следователем в Медицинском институте Говарда Хьюза и членом Института Брода в Кембридже, штат Массачусетс.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *