Группа исследователей из Джонсонского онкологического центра Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала простой и высокопроизводительный метод переноса изолированных митохондрий и митохондриальной ДНК в клетки млекопитающих. Он позволяет адаптировать генетический компонент клеток, давая возможность изучать и лечить онкологические заболевания, сахарный диабет, нарушения обмена веществ.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, описывается устройство MitoPunch, которое переносит митохондрии одновременно в 100 000 или более клеток-реципиентов, что является значительным улучшением по сравнению с существующими технологиями переноса митохондрий. Это устройство разработано в рамках продолжающейся работы Калифорнийского университета по изучению мутаций в митохондриальной ДНК путем создания методов для контролируемых манипуляций, которые улучшают функцию клеток человека или моделируют митохондриальные заболевания.
Возможность генерировать клетки с желаемыми последовательностями митохондриальной ДНК очень важна для изучения того, как гены в митохондриях и ядре взаимодействуют в процессе регулирования функций клетки.
Митохондрии наследуются по материнской линии. Унаследованные или приобретенные мутации митохондриальной ДНК могут значительно снизить выработку энергии и привести к хроническим заболеваниям. Технологии манипулирования митохондриальной ДНК помогают ученым разрабатывать модели заболеваний и методы лечения нарушений, вызванных этими мутациями.
Возможности манипулирования митохондриальной ДНК отстают от достижений в области манипулирования ядерной ДНК. Существующие технологии ограничены, сложны и могут доставлять митохондрии с желаемыми последовательностями митохондриальной ДНК только в ограниченное количество клеток.
Устройство MitoPunch просто в эксплуатации и обеспечивает одновременный перенос митохондриальной ДНК из разных типов донорских клеток во множество типов клеток-реципиентов, в том числе клеток, выделенных от мышей.
От других технологий MitoPunch отличает возможность конструировать живые незлокачественные клетки, например, клетки кожи человека, для создания уникальных комбинаций митохондриальной ДНК и ядерного генома. Этот прогресс позволил изучить влияние конкретных последовательностей митохондриальной ДНК на функции клеток, а также репрограммировать их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые затем дифференцировались в функционирующие клетки жировой, хрящевой и костной ткани.
MitoPunch основан на предшествующей технологии фототермического нанолезвия, которое группа разработала в 2016 году. В отличие от фототермического нанолезвия, для работы которого требуются сложные лазеры и оптические системы, MitoPunch использует давление для продвижения изолированной митохондриальной суспензии через пористую мембрану клеток. Исследователи предполагают, что этот градиент давления создает способность прокалывать мембрану клеток-реципиентов в определенных участках, позволяя митохондриям напрямую проникать внутрь с последующим восстановлением оболочки клетки.
Таким образом, новое устройство эффективнее предшественников, оно позволяет исследователям изучать митохондриальный геном, перемещая его из одной клетки в другую. Авторы надеются, что MitoPunch поможет разработать лечение заболеваний, связанных с мутациями митохондриальной ДНК.
Статья A.N.Patananan et al. Pressure-Driven Mitochondrial Transfer Pipeline Generates Mammalian Cells of Desired Genetic Combinations and Fates опубликована в журнале Cell Reports.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center: UCLA scientists develop high-throughput mitochondria transfer device.
