Nanoflores de Disulfuro de Molibdeno Optimizan la Transferencia Mitocondrial para la Restauración Energética Celular

En el ámbito de la medicina regenerativa, un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Texas A&M ha logrado un avance significativo. Han desarrollado una estrategia innovadora que explota nanomateriales para potenciar drásticamente la transferencia natural de mitocondrias entre células. Esta investigación, detallada en la prestigiosa publicación Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), se centra en el uso de partículas microscópicas con forma de flor, compuestas de disulfuro de molibdeno (MoS₂), para transformar células madre en verdaderas «biofábricas» de mitocondrias. El profesor Akhilesh K. Gaharwar lidera esta línea de trabajo, siendo el estudiante de posgrado John Sukar el autor principal del estudio.

El núcleo de esta metodología reside en la utilización de nanoflores de MoS₂ que presentan defectos atómicos específicos. Una vez que las células absorben estas estructuras, se desencadenan rutas clave para la biogénesis mitocondrial, activando el eje SIRT1/PGC‑1α dentro de las células donantes. El resultado es una duplicación en la producción de mitocondrias y un incremento notable en la cantidad de ADN mitocondrial presente en dichas células donantes. Según el profesor Gaharwar, este enfoque logra, de manera efectiva, «instruir» a las células sanas para que compartan sus reservas energéticas sin necesidad de recurrir a modificaciones genéticas o la administración de fármacos farmacológicos. Esto representa una ventaja considerable de cara a futuras aplicaciones clínicas.

Los datos cuantitativos presentados en el informe subrayan la magnitud del hallazgo. La eficiencia con la que las mitocondrias se transfieren en presencia de estas nanoflores supera con creces el intercambio celular que ocurre de forma natural. Esta intensificación en la transferencia mejora sustancialmente la capacidad respiratoria y la generación de trifosfato de adenosina (ATP) en las células receptoras, incluso bajo condiciones fisiológicas normales. En modelos de laboratorio que simulan daño celular, esta transferencia mitocondrial amplificada demostró ser crucial para restablecer la producción de ATP y aumentar las tasas de supervivencia celular.

Este desarrollo es de vital importancia para el tratamiento potencial de afecciones vinculadas al deterioro mitocondrial. Hablamos de patologías tan diversas como el proceso de envejecimiento, la miocardiopatía y trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer. Actualmente, el estudio se encuentra en una fase preclínica, sirviendo como una prueba de concepto in vitro. Los investigadores aún deben determinar los regímenes terapéuticos reales y la posible frecuencia de los procedimientos necesarios. El disulfuro de molibdeno, un compuesto inorgánico bidimensional, es objeto de intensa investigación biomédica debido a su capacidad para modular las especies reactivas de oxígeno (ROS) y ofrecer biocompatibilidad, confirmando que este nanomaterial participa activamente en los procesos celulares y no es meramente un soporte inerte.

El equipo del profesor Gaharwar ya había demostrado previamente su capacidad para estimular la función mitocondrial mediante el uso de vacantes atómicas en nanoflores, un hallazgo que se publicó en la revista Nature Communications en septiembre de 2024. El financiamiento para este trabajo actual proviene de diversas fuentes, incluyendo los Institutos Nacionales de Salud y el Departamento de Defensa de EE. UU., lo cual refleja el gran interés institucional en esta prometedora terapia organelar.