salvarea organelor suboptimale
Cercetătorii speră că o tehnică nouă poate trata o varietate de organe deteriorate.
James McCully a fost în laborator, extragând structuri minuscule numite mitocondrii de la celule, când cercetătorii din echipa sa s -au grăbit. Au funcționat pe o inimă de porc și nu au putut să -l pompeze din nou normal.
McCully studiază prevenirea daunelor cardiace la Boston Children’s Hospital și Harvard Medical School și a fost interesat cu atenție Mitocondrii. Aceste organele producătoare de putere sunt deosebit de importante pentru organele precum inima care au nevoi de energie ridicată. McCully se întreba dacă transplantul mitocondrii sănătoase în inimi rănite ar putea ajuta la restabilirea funcției lor.
Inima porcului se gâdilă rapid, așa că McCully a decis să o încerce. El a încărcat o seringă cu mitocondriile extrase și le -a injectat direct în inimă. Înainte de ochii lui, a început să bată normal, întorcându -se la nuanța ei roz.
Din acea zi în urmă cu aproape 20 de ani, McCully și alți cercetători au replicat acel succes la porci și alte animale. Au urmat transplanturile umane, la bebelușii care au suferit complicații cauzate de chirurgia cardiacă – creând un nou domeniu de cercetare folosind Transplant de mitocondrii Pentru a trata organele și bolile deteriorate. În ultimii cinci ani, o gamă largă de oameni de știință au început să exploreze transplantul de mitocondrii pentru Deteriorarea inimii după stop cardiac, leziuni cerebrale în urma accidentului vascular cerebralși deteriorarea organelor destinate transplantului.
Acest grafic prezintă pașii de bază și rezultatele transplantului mitocondrial. Oamenii de știință consideră că mitocondriile donatoare se contopește cu rețelele mitocondriale ale celulelor receptoare. Apoi lucrează pentru a micsora dimensiunea infarctului (zona de țesut care moare din lipsă de sânge și oxigen), printre alte efecte. Oamenii de știință au studiat astfel de transplanturi la rinichi, ficate, mușchi, creiere, inimi și plămâni. Credit: Revista cunoscută
Mitocondriile sunt cele mai cunoscute pentru producerea de energie utilizabilă pentru celule. Dar, de asemenea, trimit semnale moleculare care ajută la menținerea corpului în echilibru și să -și gestioneze răspunsurile imune și de stres. Unele tipuri de celule pot dona în mod natural mitocondrii sănătoase altor celule care au nevoie, cum ar fi Celulele creierului După un accident vascular cerebral, într -un proces numit transfer de mitocondrie. Așadar, ideea că clinicienii ar putea stimula acest proces prin transplantarea mitocondriilor pentru a revigora țesutul rănit a avut sens pentru unii oameni de știință.
Din studii în iepuri și celule cardiace de șobolanGrupul lui McCully a raportat că Membranele plasmatice ale celulelor cuprinde mitocondriile și transpuneți -le în interior, unde fuzionează cu mitocondriile interne ale celulei. Acolo, par să provoace Modificări moleculare care ajută la recuperarea funcției inimii: Când comparați inimile de porc lipsite de sânge și oxigen tratate cu mitocondrii cu cei care primesc placebos, grupul lui McCully a înregistrat diferențe în activitatea genică și proteinele care au indicat mai puțin Moartea celulară și mai puțin inflamație.
În urmă cu aproximativ 10 ani, Sitaram Emani, chirurg cardiac la Spitalul de Copii din Boston, a adresat lui McCully despre munca sa cu Animal Hearts. Emani văzuse cum unii bebeluși cu defecte cardiace nu s -au putut recupera pe deplin după complicațiile chirurgicale cardiace și s -a întrebat dacă metoda de transplant de mitocondrii a lui McCully i -ar putea ajuta.
În timpul operației pentru repararea defectelor cardiace, chirurgii folosesc un medicament pentru a opri inima, astfel încât să poată funcționa. Dar dacă inima este lipsită de sânge și oxigen prea mult timp, mitocondriile începe să eșueze și celulele încep să moară, într -o afecțiune numită ischemie. Când sângele începe să curgă din nou, în loc să returneze inima la starea ei normală, acesta poate deteriora și ucide mai multe celule, rezultând o leziune la ischemie-reperfuzie.
De la cei opt ani de studii ale lui McCully în iepuri şi porci Nu au dezvăluit probleme de siguranță cu transplant de mitocondrii, McCully și Emani au considerat că ar merita să încerce procedura la bebeluși, puțin probabil să recâștige suficientă funcție a inimii pentru a ieși din sprijinul cardiac-pulmonar.
Părinții a 10 pacienți au fost de acord cu procedura experimentală, care a fost aprobată de comisia de revizuire a Institutului. Într-un pilot care a avut loc în perioada 2015 până în 2018, McCully a extras probe de mușchi de dimensiuni de creion-eraser din inciziile făcute pentru chirurgia cardiacă, a folosit o tehnică de filtrare pentru a izola mitocondriile și a verificat că sunt funcționale. Apoi, echipa a injectat organele în inima copilului.
Opt dintre acei 10 bebeluși au recăpătat suficient funcție de inimă Pentru a renunța la sprijinul vieții, în comparație cu doar patru din 14 cazuri similare din 2002 până în 2018, care au fost utilizate pentru comparație istorică, echipa a raportat în 2021. Tratamentul a scurtat și timpul de recuperare, care a înregistrat o medie de două zile în grupul de transplant mitocondrial, comparativ cu nouă zile din grupul de control istoric. Doi pacienți nu au supraviețuit – într -un caz, intervenția a venit după ce restul organelor bebelușului au început să eșueze, iar în altul, o problemă pulmonară s -a dezvoltat patru luni mai târziu. Grupul a efectuat acum această procedură pe 17 bebeluși.
Procedura de transplant rămâne experimentală și nu este încă practică pentru o utilizare clinică mai largă, dar McCully speră că poate fi folosită într -o zi pentru a trata rinichi, plămâni, ficatși membre leziuni cauzate de fluxul de sânge întrerupt.
Rezultatele au inspirat alți clinicieni ai căror pacienți suferă de leziuni similare cu ischemie-reperfuzie. Unul este un accident vascular cerebral ischemic, în care cheagurile împiedică sângele să ajungă la creier. Medicii se pot dizolva sau îndepărta fizic cheagurile, dar le lipsește o modalitate de a proteja creierul de deteriorarea reperfuziei. „Vedeți pacienți care își pierd capacitatea de a merge sau de a vorbi”, spune Melanie Walker, un neurochirurg endovascular la Școala de Medicină a Universității din Washington din Seattle. „Vrei doar să te descurci mai bine și nu există nimic acolo.”
Walker a întâlnit studiile de transplant mitocondrial ale lui McCully în urmă cu 12 ani și, în lectură mai departe, a fost surprins în special de un raport asupra șoarecilor de la cercetătorii de la Spitalul General din Massachusetts și de la Harvard Medical School, care au arătat sprijinul și celulele de protecție ale creierului – astrocitele – poate poate poate poate poate fi posibil ca astrocitele – poate poate poate poate fi posibil ca poate poate astrocitele – poate poate poate poate poate fi posibil ca astrocitele – poate poate poate poate poate fi posibil ca astrocitele – poate poate poate poate poate fi posibil ca astrocitele – poate poate poate poate poate fi posibil ca astrocitele – poate poate poate poate fi posibil ca poate. Transferați o parte din mitocondrii lor în neuronii deteriorați de accident vascular cerebral pentru a -i ajuta să se recupereze. Poate, credea ea, transplantul de mitocondrii ar putea ajuta și în cazurile de accident vascular cerebral uman.
Ea a petrecut ani buni lucrând cu cercetătorii de animale pentru a -și da seama cum să livreze în siguranță mitocondrii creierului. Ea a testat siguranța procedurii într -un studiu clinic cu doar patru persoane cu accident vascular cerebral ischemic, folosind un cateter alimentat printr -o arteră în gât pentru a îndepărta manual blocajul provocând accidentul vascular cerebral, apoi împingând cateterul mai departe și eliberarea mitocondriei, care ar călători vasele de sânge spre creier.
Descoperirile, publicate în 2024 în Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, arată că Pacienții infuzați nu au suferit niciun rău; Procesul nu a fost conceput pentru a testa eficacitatea. Grupul lui Walker recrutează acum participanți pentru a evalua în continuare siguranța intervenției. Următorul pas va fi să stabilească dacă mitocondriile ajung acolo unde trebuie să fie și să funcționeze. „Până când nu vom putea arăta asta, nu cred că vom putea spune că există un beneficiu terapeutic”, spune Walker.
Cercetătorii speră că donația de organe ar putea câștiga și din transplanturile de mitocondrii. Organele donatoare precum rinichii suferă daune atunci când le lipsește cu sânge prea mult timp, iar chirurgii de transplant pot respinge rinichii cu un risc mai mare de aceste leziuni.
Pentru a testa dacă transplanturile mitocondriale le pot revigora, transplant-ul pe scenariul-scandistului Giuseppe Orlando de la Wake Forest University School of Medicine din Winston-Salem și colegii săi au injectat mitocondrii în patru rinichi de porc și o substanță de control în trei rinichi de porc. În 2023 în analele chirurgiei, au raportat Mai puține celule pe moarte în rinichii tratați cu mitocondrii și mult mai puține daune. Analizele moleculare au arătat, de asemenea, un impuls în producția de energie.
Este încă zile de început, spune Orlando, dar este încrezător că transplantul de mitocondrii ar putea deveni un instrument valoros în salvarea organelor suboptimale pentru donație.
Studiile au obținut atât emoție, cât și scepticism. „Este cu siguranță o zonă foarte interesantă”, spune Koning Shen, un biolog mitocondrial postdoctoral la Universitatea din California, Berkeley și coautor al unei imagini de ansamblu a prezentării Roluri de semnalizare a mitocondriilor În 2022 Revizuirea anuală a biologiei celulare și a dezvoltării. Ea adaugă că extinderea extracției de mitocondrii și învățarea modului de stocare și păstrare a organelelor izolate sunt obstacole tehnice majore pentru a face astfel de tratamente o realitate mai mare. „Asta ar fi uimitor dacă oamenii ajung în acea etapă”, spune ea.
„Cred că există o mulțime de oameni atenți care se uită cu atenție, dar cred că marea întrebare este: care este mecanismul?” Spune Navdeep Chandel, un cercetător de mitocondrii la Universitatea Northwestern din Chicago. El se îndoiește că mitocondriile donatoare fixează sau înlocuiesc organele autohtone disfuncționale, dar spune că este posibil ca donația de mitocondrie să declanșeze stresul și Semnale imune Acest lucru beneficiază indirect de țesut deteriorat.
Oricare ar fi mecanismul, unele studii la animale sugerează că mitocondriile trebuie să fie funcționale pentru a -și oferi beneficiile. Lance Becker, președinte de medicină de urgență la Northwell Health din New York, care studiază rolul mitocondriilor în stop cardiac, a efectuat un studiu care compară mitocondrii proaspete, mitocondrii care a fost înghețată apoi dezghețată și un placebo pentru a trata șobolani în urma stopului cardiac. Cei 11 șobolani care au primit mitocondrii proaspete, funcționale o mai bună funcție a creierului și o rată mai mare de supraviețuire trei zile mai târziu decât cei 11 șobolani care primesc un placebo; Mitocondriile dezghețate nefuncționale nu a transmis aceste beneficii.
Va fi nevoie de mai multe cercetări asupra mecanismelor terapiei mitocondriale, a tehnicilor îmbunătățite de livrare a mitocondriilor, a studiilor mai mari și a unui corp de succese raportate înainte ca transplanturile mitocondriale să fie aprobate de FDA și utilizate pe scară largă pentru a trata leziunile de ischemie-reperfuzie, spun cercetătorii. Scopul final ar fi crearea unei oferte universale de mitocondrii depozitate – o bancă de mitocondrii, de feluri – care pot fi înregistrate pentru transplant de o mare varietate de furnizori de servicii medicale.
„Suntem atât de mult la început – nu știm cum funcționează”, spune Becker. „Dar știm că face ceva care este puternic interesant.”
Acest articol a apărut inițial în Revista cunoscutăo publicație nonprofit dedicată pentru ca cunoștințele științifice să fie accesibile tuturor. Înscrieți -vă la buletinul informativ al revistei cunoscute.
Revista cunoscută explorează semnificația din lumea reală a muncii savante printr-o lentilă jurnalistică.
