«Просто поставьте новую батарейку». Ученые придумали, как чинить стареющие клетки

Мечта об «эликсире молодости» пока остается мечтой, но инженеры из Техаса, кажется, нашли способ обмануть время на клеточном уровне. Они разработали технологию, которая буквально «перезапускает» стареющие клетки, возвращая им способность вырабатывать энергию, как в юности. Секрет не в магии и не в сложной генетике, а в крошечных частицах металла и донорских «батарейках». Если метод сработает на людях, это может изменить подход к лечению всего — от дряблой кожи до болезни Альцгеймера.

Команда под руководством профессора биомедицинской инженерии Акхилеша К. Гахарвара и аспиранта Джона Сукара придумала способ передавать поврежденным клеткам новые митохондрии через стволовые клетки. Митохондрии часто называют энергетическими станциями клетки, именно они вырабатывают большую часть энергии, необходимой для ее работы. Когда их количество падает, страдает здоровье клеток и целых тканей.

С возрастом, а также при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера, или при воздействии токсичных веществ, например химиотерапевтических препаратов, клетки постепенно теряют способность нормально вырабатывать энергию. В них становится меньше митохондрий, и нервные или мышечные клетки уже не справляются со своими задачами. Новый метод направлен как раз на то, чтобы вернуть этим клеткам запас "энергетических станций".

В своей работе, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые использовали необычную комбинацию стволовых клеток и микроскопических частиц, похожих на цветы, которые они назвали наноцветами. В присутствии этих наночастиц стволовые клетки начинали производить примерно в два раза больше митохондрий, чем обычно. Затем такие "заряженные" стволовые клетки помещали рядом со стареющими или поврежденными клетками, и те получали от соседей их избыточные митохондрии.

После такой подпитки поврежденные клетки восстанавливали выработку энергии и лучше справлялись со своими функциями. Они показывали нормализованный уровень энергетического обмена и меньше погибали даже после воздействия агрессивных факторов, вроде химиопрепаратов. По словам ученых, стволовые клетки, усиленные наноцветами, передавали в две четыре раза больше митохондрий, чем обычные.

«Мы, по сути, обучили здоровые клетки делиться запасными батарейками с более слабыми», объяснил Гахарвар. «Если увеличить число митохондрий в донорских клетках, можно помочь стареющим или поврежденным клеткам вернуть жизненный тонус без генетической модификации и без лекарств». Ведущий автор работы Джон Сукар сравнил их подход с заменой батареи в старом устройстве, когда вместо того чтобы выбросить его, вы просто ставите новый, полностью заряженный аккумулятор.

Существует и другой путь увеличивать количество митохондрий с помощью лекарств, однако такие препараты быстро выводятся из клеток, их приходится постоянно вводить повторно. Наночастицы гораздо крупнее примерно 100 нанометров и задерживаются внутри клетки дольше, продолжая стимулировать образование митохондрий. Это теоретически позволяет перейти от частых инъекций к, например, ежемесячным процедурам.

Наноцветы сделаны из дисульфида молибдена неорганического соединения, которое можно формировать в различные двумерные структуры на микроскопическом уровне. Лаборатория Гахарвара входит в число немногих групп, которые исследуют возможности применения дисульфида молибдена в медицине. В данном случае он используется как своего рода платформа, усиливающая митохондриальную активность стволовых клеток.

Потенциал такого подхода довольно широк. Стволовые клетки уже давно рассматриваются как инструмент для регенерации тканей, а усиление их способности "подзаряжать" другие клетки может сделать такие терапии значительно эффективнее. Авторы работы предполагают, что в будущем подобные клетки можно будет вводить в разные части тела, в зависимости от заболевания. При кардиомиопатии их логично размещать в сердечной мышце, при мышечной дистрофии непосредственно в мышцы.

По словам Сукара, метод выглядит перспективно именно потому, что его можно адаптировать для самых разных органов и состояний. Он подчеркивает, что это лишь начало пути и впереди долгие годы исследований, которые могут привести к новым вариантам лечения целого ряда болезней, связанных со старением и нарушением работы клеток.