O echipă de cercetători a reuşit o performanţă remarcabilă în medicina regenerativă: utilizând celule stem, aceştia au dezvoltat o metodă prin care produc mitocondrii umane de înaltă calitate în cantităţi de 854 de ori mai mari decât până acum. Aceste organite esenţiale pentru generarea de energie celulară ar putea deveni o soluţie eficientă pentru tratarea osteoartritei şi a altor boli asociate disfuncţiei mitocondriale.
Reuşită în medicina regenerativă: metodă nouă creează de 854 de ori mai multe mitocondrii.
Oamenii de ştiinţă au dezvoltat o metodă bazată pe celule stem pentru a produce la scară largă mitocondrii umane de înaltă calitate, obţinând o creştere de 854 de ori a producţiei şi sporind semnificativ potenţialul terapeutic în boli precum osteoartrita.
Această realizare depăşeşte limitările vechi ale transplantului mitocondrial şi deschide noi direcţii în medicina regenerativă.
Prin optimizarea condiţiilor de cultură celulară, cercetătorii au obţinut nu doar o cantitate impresionantă de mitocondrii, ci şi o funcţionalitate energetică crescută.
În modelele de osteoartrită, mitocondriile produse au accelerat regenerarea cartilajului. Astfel, se depăşeşte principala provocare a transplantului mitocondrial: lipsa de mitocondrii viabile şi de calitate constantă.
Această cercetare aduce şi perspective noi asupra reglării energiei celulare, demonstrând că celulele pot fi reprogramate pentru a prioritiza producţia de mitocondrii. Acest principiu ar putea fi aplicat în tratamente pentru multiple afecţiuni legate de disfuncţia mitocondrială, inclusiv boli cardiovasculare şi degenerarea articulară.
Disfuncţia mitocondrială este o trăsătură comună a numeroaselor boli, inclusiv insuficienţa cardiacă, osteoartrita şi tulburările metabolice. Deşi transplantul mitocondrial promite refacerea funcţiei tisulare, aplicabilitatea sa clinică a fost limitată de dificultatea obţinerii unor mitocondrii eficiente în cantităţi suficiente.
Metodele actuale se bazează pe extragerea mitocondriilor din ţesuturi donatoare, generând doar cantităţi mici şi cu calitate variabilă, suficiente pentru un singur tratament. Structura complexă a mitocondriilor face ca producţia lor sintetică să fie o provocare uriaşă. Cum fiecare pacient ar putea avea nevoie de până la un miliard de mitocondrii, soluţiile existente nu sunt viabile la scară clinică.
Într-un nou studiu publicat recent în Bone Research, o echipă de la facultatea de medicină a Universităţii Zhejiang, din China, a creat un sistem bazat pe celule stem mezenchimale umane şi un mediu de cultură special, denumit „mito-condition”, ce funcţionează ca o adevărată fabrică de mitocondrii.
Mitocondriile obţinute au demonstrat o capacitate remarcabilă de producere a energiei şi au stimulat regenerarea cartilajului în modelele de osteoartrită. Metoda nu doar că depăşeşte barierele transplantului mitocondrial, ci contribuie la înţelegerea mecanismelor de reglare a organitelor celulare, deschizând noi frontiere în medicina regenerativă.
În centrul acestei inovaţii se află mediul de cultură „mito-condition”, care integrează nouă componente esenţiale, inclusiv factori de creştere şi lizat de trombocite umane. În doar 15 zile, metoda a produs de 854 de ori mai multe mitocondrii decât tehnicile clasice, fără a compromite viabilitatea celulelor stem. Mitocondriile obţinute au generat de 5,7 ori mai mult ATP şi şi-au menţinut funcţionalitatea chiar şi după izolarea lor.
Studiile mecanice au arătat că mediul „mito-condition” activează calea AMPK, un senzor celular de energie, determinând activarea genelor implicate în biogeneza mitocondrială, precum TFAM. În mod remarcabil, celulele supuse acestui proces au redus activităţile consumatoare de energie, cum ar fi autofagia şi secreţia, prioritizând astfel sinteza mitocondrială. Microscopia electronică a confirmat aspectul distinct şi abundenţa crescută a acestor mitocondrii cultivate în laborator.
În modelele de osteoartrită, transplantul de mitocondrii astfel îmbunătăţite a dus la refacerea substanţială a cartilajului în decurs de 12 săptămâni, depăşind eficienţa tratamentelor clasice. De asemenea, mitocondriile s-au dovedit stabile la stocare, păstrându-şi funcţia timp de 24 de ore la 4°C – un criteriu esenţial pentru aplicarea clinică.
Conceptul de reglare a organitelor ar putea fi extins pentru a produce şi alte componente celulare, lărgind orizonturile ingineriei celulare şi ale terapiilor avansate.
„Această reuşită reprezintă o schimbare de paradigmă în capacitatea noastră de a produce mitocondrii terapeutice”, a declarat autorul principal, dr. Hongwei Ouyang. „Prin reprogramarea celulelor stem în fabrici de mitocondrii extrem de eficiente, am rezolvat problema critică a lipsei de material biologic. Mediul ‘mito-condition’ nu doar amplifică producţia, ci şi calitatea mitocondriilor, ceea ce se reflectă direct în rezultate terapeutice superioare”, a explicat cercetătorul chinez.
Aplicaţia imediată a tehnologiei este tratamentul osteoartritei, unde oferă o soluţie regenerativă promiţătoare. Însă impactul ei ar putea depăşi afecţiunile articulare, aducând beneficii şi în boli cardiovasculare, neurodegenerative sau în vindecarea rănilor. Producţia la scară mare de mitocondrii standardizate şi eficiente poate transforma transplantul mitocondrial într-o terapie clinică accesibilă.
În plus, abordarea pentru reglarea organitelor, propusă în acest studiu, ar putea servi drept model pentru obţinerea altor structuri celulare specializate, deschizând noi perspective în medicina bazată pe celule. Deşi mai sunt paşi de făcut în ceea ce priveşte livrarea şi evaluarea efectelor pe termen lung, acest progres marchează un salt important în ştiinţa regenerativă şi aduce speranţă milioanelor de pacienţi cu boli legate de disfuncţia mitocondrială.
