Ez lehet a sejtek feltuningolásának kulcsa: egy kutatócsoport új módszert fejlesztett ki arra, hogy egészséges mitokondriumokat ültessenek át olyan állatokba, amelyek hibás sejtszervecskéket hordoznak. A csapat reményei szerint ez a stratégia egy napon embereknél is alkalmazható lesz bizonyos neurodegeneratív rendellenességek és örökletes genetikai betegségek kezelésére.

A Cell című folyóiratban a napokban bemutatott technika keretében a mitokondriumokat vörösvérsejtek membránjából kialakított mikroszkopikus kapszulákba csomagolták. Ezen kapszulák injektálása javította a tüneteket olyan egereknél, amelyek a Parkinson-kór és más betegségek jellemzőit mutatták. A kutatók már azt tervezik, hogy az eljárást embereken is kipróbálják.

„Ez jelentős előrelépés” – mondja Ken Nakamura, a Gladstone Institutes és a Kaliforniai Egyetem Parkinson-kórt kutató orvoskutatója, aki nem vett részt a munkában. Bár még messze vagyunk attól, hogy készen álljunk a neurodegeneratív rendellenességekben szenvedő embereknél való alkalmazásra, figyelmeztet a szakértő, és az állatoknál tapasztalt előnyök mögött álló mechanizmus sem teljesen világos, az ötlet elképesztően izgalmas.

A hibás mitokondriumok számos betegség okozói, és egyelőre korlátozottak a lehetőségek ezen rendellenességek gyógyítására. A sejtmagátültetés nevű eljárással, egy in vitro megtermékenyítési technikával, amely során az anya petesejtjéből származó sejtmagot átültetik egy egészséges mitokondriumokkal rendelkező donor petesejtjébe, megelőzhetők ugyan bizonyos örökletes rendellenességeket újszülötteknél, de ezt nem alkalmazzák széles körben, és nem segít azoknak, akiknél már kialakult a betegség.

A mitokondrium-átültetés ugyanakkor régóta ígéretes lehetőségnek tűnik náluk is. Bizonyos szívproblémákkal küzdő gyermekeken végzett előzetes klinikai vizsgálatok arra utaltak, hogy az ép mitokondriumok befecskendezése a szövetekbe biztonságos, más vizsgálatok pedig kimutatták, hogy ilyen módon növelhető a mitokondriális betegségben szenvedő egerek élettartama. A betegekből vagy laborban tenyésztett sejtekből nyert mitokondriumok jelenlegi alkalmazása azonban nem hatékony. Az szervecskéket a sejtek csak ritkán veszik fel, és a bejuttatás során megsérülhetnek, így csak néhány marad működőképes.

Az új módszer érdekessége, hogy Xingguo Liu, a Guangzhou-i Orvostudományi és Egészségügyi Intézet sejtbiológusa és kollégái az izolált mitokondriumokat vörösvérsejtekből nyert membránokba csomagolták. Az így kapott kapszulák, amelyek mindegyike egyetlen szervecskét hordoz, megbízhatóan bejuttatják a miniatűr erőműveket a laborban tenyésztett emberi sejtekbe, ahol azok bekapcsolódnak a befogadó sejt mitokondriumhálózatába, és úgy tűnik, normálisan működnek, állítják a kutatók. „Nagyon elegáns megközelítés” – mondja Vivian Gama, a Vanderbilt Egyetem sejtbiológusa, aki nem vett részt a kutatásban, hozzátéve, hogy a gazdasejtekbe történő sikeres átvitel arány sokkal jobbnak tűnik, mint a korábbi módszereknél.

Liu és kollégái azt is tesztelték, hogy a módszer segíthet-e enyhíteni a mitokondriális rendellenességeket. A kapszulák egy ritka, általában halálos mitokondriális mutációval rendelkező betegtől származó sejtekbe való bejuttatása fokozta a sejtek energiatermelését. A Leigh-szindrómához kapcsolódó mutációkkal rendelkező egereknél (ez egy másik halálos genetikai rendellenesség, amely az idegrendszer fokozatos károsodását okozza) a kapszulák vérbe injektálása pedig megnövelte az állatok átlagos élettartamát a kezeletlen kontrollokhoz vagy a szabad mitokondriumokat kapó állatokhoz képest.

Egyéb tesztek során olyan egerekkel kísérleteztek, amelyeknek a Parkinson-kór néhány jellegzetes tünetét imitáló MPTP nevű mérgező vegyszert adtak be. Ezeknek az állatoknak nem működnek a dopaminerg neuronoknak nevezett agysejtekben található mitokondriumai, amelyek a Parkinson-kórban szenvedő betegeknél szintén erősen károsodtak. A kutatók megállapították, hogy a kapszulák egerekbe történő beadása segített helyreállítani ezeket a neuronokat. Az állatok a kezelés után több hónappal is könnyebben mozogtak, mint a kontrollcsoport tagjai – ez a hatás szabad mitokondriumok beadása esetén nem volt megfigyelhető.

Nakamura ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy az MPTP-vel kezelt egereknél kapott eredményeket nehéz a Parkinson-kórban szenvedő betegekre kivetíteni. És hogy megbizonyosodjon arról, hogy a transzplantált sejtszervecskék magyarázzák-e a kezelés pozitív hatásait, több információt szeretne látni kifejezetten a dopaminerg neuronok által felvett mitokondriumok számáról. Simon Johnson, a Northumbria Egyetem Leigh-szindróma kutatója egyetért ezzel, megjegyezve, hogy például az injektált kapszulák vagy azok tartalma és az immunrendszer közötti kölcsönhatások is hozzájárulhattak a javuláshoz.

Még nem világos, hogy a transzplantált mitokondriumok később is egészségesek maradnak-e, különösen olyan progresszív betegségek esetén, mint a Parkinson-kór, mondja Alessandro Prigione, a Heinrich Heine Egyetem őssejtkutatója. A szakértő egyben felvet lehetséges biztonsági aggályokat is, amelyek a transzplantált szervecskék DNS-e és a gazdaszervezet saját DNS-e közötti összeférhetetlenségből adódhatnak.

Az összeférhetetlenség minimalizálásának egyik módja lehet a beteg saját mitokondriumainak felhasználása, amelyek közül néhány általában még mitokondriális betegségek esetén is egészséges marad. A tanulmány társszerzője, Qi Long sejtbiológus és csapata fontolgatják ennek lehetőségét, bár állatkísérleteik nem mutattak ki káros reakciókat a sejtvonalakból származó sejtszervecskék használata kapcsán. A technika későbbi változatainál a mitokondriális kapszulákat konkrét sejtekhez vagy szövetekhez is irányíthatják a hatékonyság növelése és a költségek csökkentése érdekében, mondja Long.

A kutatók jelenleg a módszer klinikai kipróbálását tervezik. A konkrét betegséget és a betegek számát még véglegesíteni kell, de Parkinson-kórban szenvedők egyelőre nem lesznek közöttük, jegyzi meg Liu. Aki addig is reméli, hogy az eredmények másokat is arra ösztönöznek, hogy megvizsgálják, hogyan lehetne ezekből a sejtszintű erőművekből hatékony terápiákat kifejleszteni.