Investigadores de la Universidad de California, Irvine, han demostrado que pueden dar a las células un impulso de energía a corto plazo a través del trasplante mitocondrial. El estudio del equipo, publicado hoy en el Revista de la Asociación Americana del Corazón , sugiere que el trasplante mitocondrial podría algún día emplearse para curar diversos trastornos cardiovasculares, metabólicos y neurodegenerativos, e incluso ofrecer un nuevo enfoque para el tratamiento del cáncer.
"Las mitocondrias son los motores que impulsan muchas actividades realizadas por nuestras células", dijo la primera autora Paria Ali Pour, candidata a doctorado en ingeniería biomédica por la UCI. "Si estos orgánulos están mutados o se consideran disfuncionales, las manifestaciones clínicas son devastadoras"., así que decidimos estudiar las consecuencias intracelulares del trasplante mitocondrial y determinar si sería un método viable para mitigar estas situaciones adversas y ayudar a los pacientes ".
Ha habido intentos previos de usar el trasplante mitocondrial en forma de inyección directa en el músculo cardíaco en bebés con enfermedad cardíaca en etapa terminal, pero el estudio UCI es el primero en buscar datos sobre los resultados precisos del trasplante mitocondrial en la célulay niveles subcelulares. El artículo de JAHA describe el esfuerzo exitoso de los investigadores para lograr el trasplante mitocondrial y cómo cuantificaron sistemáticamente su capacidad para aumentar la energía celular.
Para los experimentos, Ali Pour aisló por primera vez las mitocondrias por centrifugación diferencial, seguido por el trasplante a través de la coincubación. Una vez que las mitocondrias se asentaron en sus nuevas células huésped, realizó un análisis de flujo metabólico para medir dos parámetros clave: la tasa de consumo de oxígeno y la extracelulartasa de acidificación, que proporciona información importante sobre el metabolismo celular y qué tan bien las células consumen / producen energía. Los análisis se realizaron a los dos, siete, 14 y 28 días.
"Esta es esencialmente una técnica para estudiar cuánto oxígeno se consume y se emiten protones, o la tasa de acidificación total, ya que las mitocondrias producen trifosfato de adenosina, el combustible para nuestras células", dijo Ali Pour. "El análisis del flujo metabólico es unforma integral de evaluar los índices bioenergéticos: los mecanismos por los cuales las células procesan los nutrientes en energía y qué tan bien lo hacen. Nos ayuda a comprender y tomar decisiones sobre cómo el trasplante mitocondrial afecta la bioenergética y el metabolismo celular ".
Dijo que el origen de la endosimbiosis de las mitocondrias es lo que inspiró su trabajo.
"Hace miles de millones de años, las mitocondrias eran bacterias procariotas que entraron en contacto cercano con nuestros eucariotas ancestrales. En ese momento, eran completamente autónomas, hasta el día de hoy, el ADN mitocondrial está separado y es diferente del código genético en nuestras células"núcleos, pero ahora son semiautónomos ", dijo Ali Pour." Eso nos llevó a plantear la hipótesis de que si las células adoptaran libremente las mitocondrias hace mucho tiempo, en teoría también debería ser posible lograr esto de manera dirigida ".
Su asesora doctoral y autora principal del artículo, la Dra. Arash Kheradvar, profesora de ingeniería biomédica y medicina de la UCI, dijo que esto es exactamente lo que logró hacer ". Paria pudo demostrar de manera definitiva, por primera vez, que es posible controlar la bioenergética celular cambiando el contenido de las mitocondrias en un cardiomiocito ", dijo Kheradvar.
Una parte clave de los experimentos del equipo fue trasplantar mitocondrias sanas de células del músculo esquelético a cardiomiocitos de una raza diferente no autóloga para centrarse en cuestiones específicamente relacionadas con la bioenergética celular. Los estudios confirmaron que la bioenergética celular mejora en las células huésped dos díasdespués del trasplante, pero este estado sobrealimentado disminuye más adelante.
"Con respecto a la viabilidad del trasplante mitocondrial en diferentes líneas celulares, hemos realizado muchas variaciones, incluido el trabajo con células del músculo esquelético, células T y cardiomiocitos", dijo Ali Pour. "Incluso probamos la viabilidad del trasplante de mitocondrias".desde células de rata hasta células humanas disponibles comercialmente, en nuestro laboratorio, para ver si hay un mecanismo que impida dicho procedimiento; descubrimos que también es posible trasplantar mitocondrias entre diferentes especies ".
Luego, el equipo planea investigar si las mitocondrias internalizadas establecen señalización con el núcleo de la célula y si el huésped las adoptará a largo plazo.
"Tomamos un enfoque muy cauteloso y fundamental con este proyecto, porque estos procedimientos celulares, como bioterapia potencial, pueden tener consecuencias desconocidas y posiblemente graves", dijo Kheradvar. "No queríamos precipitarnos en la experimentación humana sin saberlotodas las posibles ramificaciones en términos de seguridad y eficacia. Aunque tenemos algunas hipótesis, nadie sabe con certeza qué sucede cuando estas mitocondrias se introducen dentro de la célula, o si habrá efectos secundarios. Hay muchas preguntas sin respuesta quedeben abordarse."
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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