تولید 854 برابر میتوکندری بیشتر برای درمان آرتروز

دانشمندان یک روش مبتنی بر سلول های بنیادی برای تولید میتوکندری های با کیفیت بالا در مقیاس وسیع توسعه داده اند که می تواند درمان های مؤثری برای آرتروز و سایر بیماری های مرتبط با اختلالات میتوکندریایی ارائه دهد.

به گزارش ساینس دیلی محققان یک روش نوآورانه برای تولید انبوه میتوکندری های انسانی با کیفیت بالا ابداع کرده اند که این پیشرفت می تواند درمان های بیماری های تخریبی را متحول کند. با بهینه سازی شرایط کشت سلول های بنیادی دانشمندان توانستند تولید میتوکندری را تا ۸۵۴ برابر افزایش دهند و در عین حال خروجی انرژی آنها را نیز به طور قابل توجهی افزایش دهند.

این میتوکندری های تولید شده در آزمایشگاه اثرات درمانی چشمگیری نشان دادند به ویژه در مدل های آرتروز که موجب تسریع بازسازی غضروف شدند. این پیشرفت یکی از چالش های بزرگ در پیوند میتوکندری را برطرف می کند: کمبود و کیفیت متغیر میتوکندری های اهدا شده.

علاوه بر پتانسیل بالینی این مطالعه دیدگاه های جدیدی در خصوص تنظیم انرژی سلولی به دست داده است. این تحقیق نشان می دهد که سلول ها می توانند مجدداً برنامه ریزی شوند تا تولید میتوکندری را در اولویت قرار دهند و این امکان را برای درمان طیف وسیعی از شرایط مرتبط با اختلالات میتوکندریایی از جمله بیماری های مفصلی و بیماری های قلبی فراهم می آورد.

اختلالات میتوکندریایی عامل مشترک بسیاری از بیماری ها از جمله آرتروز نارسایی قلبی و اختلالات متابولیک است. در حالی که پیوند میتوکندری به عنوان یک روش امیدوارکننده برای بازگرداندن عملکرد بافت ها به شمار می رود پتانسیل بالینی آن به شدت محدود شده است به دلیل کمبود میتوکندری های قابل استفاده. روش های کنونی بر استخراج میتوکندری از بافت های اهدایی تکیه دارند که تنها مقادیر محدودی میتوکندری با کیفیت متغیر تولید می کنند که برای یک درمان کافی است. علاوه بر این ساختار پیچیده میتوکندری تولید مصنوعی آنها را به یک چالش بزرگ تبدیل کرده است.

با توجه به تقاضای زیاد—تا یک میلیارد میتوکندری برای هر بیمار—روش های موجود از لحاظ تأمین نیاز های درمانی ناکافی هستند. محققان با شناسایی این محدودیت ها به دنبال راه حلی پایدار و مقیاس پذیر برای تولید میتوکندری های با کیفیت بالا مناسب برای کاربرد های بالینی بودند.

درون محیط “میتو-کاندیشن”

در یک مطالعه جدید که در مجله Bone Research منتشر شد تیمی از دانشگاه پزشکی ژجیانگ یک سیستم مبتنی بر سلول های بنیادی ابداع کرده اند که به عنوان “کارخانه میتوکندری” عمل می کند. با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی و یک محیط کشت ویژه به نام “میتو-کاندیشن” این تیم توانستند افزایش بی نظیری در مقدار و کیفیت میتوکندری ها به دست آورند.

این میتوکندری ها عملکرد تولید انرژی فوق العاده ای داشتند و در مدل های آرتروز موجب بازسازی غضروف شدند. این روش نوآورانه نه تنها موانع کلیدی در پیوند میتوکندری را برطرف می کند بلکه درک ما از تنظیم ارگانل های سلولی را نیز گسترش می دهد و افق های جدیدی را در پزشکی بازسازی شده باز می کند.

در این دستاورد محیط کشت “میتو-کاندیشن” که شامل نه جزء ضروری از جمله فاکتور های رشد و لیزات پلاکتی انسانی است به منظور بهینه سازی تولید میتوکندری طراحی شده است. این روش در تنها ۱۵ روز توانست ۸۵۴ برابر بیشتر از روش های معمول میتوکندری تولید کند و در عین حال از قابلیت بقای سلول های بنیادی نیز محافظت کند. میتوکندری های تولید شده عملکرد استثنایی داشتند و پنج و هفت دهم برابر بیشتر از میتوکندری های طبیعی ATP تولید کردند و عملکرد آنها حتی پس از جداسازی ثابت ماند.

مطالعات مکانیکی نشان داد که محیط “میتو-کاندیشن” مسیر AMPK یک حسگر انرژی سلولی مهم را فعال می کند که موجب افزایش تولید ژن های بیوژنز میتوکندری مانند TFAM می شود. جالب اینجاست که سلول هایی که در این فرآیند قرار گرفتند فعالیت های انرژی بر مانند اتوفاژی و ترشح را کاهش داده و به طور مؤثری تولید میتوکندری را در اولویت قرار دادند. میکروسکوپ الکترونی انتقالی ویژگی های منحصر به فرد میتوکندری های تولید شده در آزمایشگاه را تأیید کرد که در فرم گرد و تعداد بیشتری نسبت به میتوکندری های طبیعی مشاهده می شدند.

تأثیر درمانی و قابلیت بالینی

در مدل های آرتروز پیوند این میتوکندری های پیشرفته منجر به تعمیر قابل توجه غضروف در طول یک دوره ۱۲ هفته ای شد که از کارآیی درمان های معمولی میتوکندری فراتر رفت. علاوه بر این میتوکندری ها پایداری ذخیره سازی چشمگیری از خود نشان دادند و عملکرد آنها به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۴ درجه سانتی گراد حفظ شد که این ویژگی برای کاربرد های بالینی واقعی بسیار حائز اهمیت است. مفهوم تنظیم ارگانل ها که در این مطالعه معرفی شده است می تواند به طور بالقوه برای تولید دیگر اجزای سلولی خاص تطبیق داده شود و افق های جدیدی در مهندسی سلول و کاربرد های درمانی باز کند.

هونگ وی اویانگ نویسنده مسئول این مطالعه گفت:”این کار نمایشی از تغییر پارادایم در توانایی ما برای تولید میتوکندری درمانی است. با برنامه ریزی مجدد سلول های بنیادی به کارخانه های میتوکندری بسیار کارآمد ما مشکل تأمین میتوکندری را که مانع کاربرد های بالینی بوده است حل کرده ایم. محیط میتو-کاندیشن نه تنها تولید میتوکندری را تقویت می کند بلکه کیفیت آنها را نیز بهبود می بخشد که به طور مستقیم به نتایج درمانی بهتر منجر می شود. این پلتفرم پتانسیل انقلاب در استراتژی های درمانی بیماری های تخریبی ناشی از اختلالات میتوکندریایی را دارد.”

بیشترین کاربرد فوری این فناوری در درمان آرتروز است جایی که یک راه حل بازسازی امیدوارکننده ارائه می دهد. با این حال تأثیر آن فراتر از اختلالات مفصلی است و ممکن است برای بیماری هایی مانند بیماری های قلبی اختلالات عصبی و بهبود زخم ها نیز مفید باشد. با امکان تولید انبوه میتوکندری های استاندارد و با کیفیت بالا این پیشرفت می تواند پیوند میتوکندری را از یک مفهوم تجربی به یک درمان بالینی گسترده تبدیل کند.

علاوه بر این رویکرد تنظیم ارگانل معرفی شده در این مطالعه ممکن است به عنوان الگویی برای تولید دیگر اجزای سلولی خاص عمل کند و امکانات جدیدی را در پزشکی مبتنی بر سلول باز کند.

اگرچه چالش هایی در تصفیه مکانیزم های تحویل و ارزیابی اثرات طولانی مدت باقی است این پیشرفت گامی مهم در علم پزشکی بازسازی شده است و امید های جدیدی را برای میلیون ها نفر که از بیماری های مرتبط با میتوکندری رنج می برند به ارمغان می آورد.

انتهای پیام/