Nanoçiçekler Mitokondri Transferini Artırarak Hücrelerin Enerji Yenilemesine Yardımcı Oluyor

Rejeneratif tıp alanında çığır açan bir gelişme yaşandı. Teksas A&M Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü araştırmacıları, hücreler arasındaki doğal mitokondri transferini önemli ölçüde güçlendirmek amacıyla nanomalzemeleri kullanan yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları (PNAS) dergisinde yayımlanan bu çalışma, molibden disülfürden (MoS₂) yapılmış mikroskobik çiçek şeklindeki parçacıkların, kök hücreleri adeta birer 'mitokondriyal biyo-fabrika'ya dönüştürme potansiyeline odaklanıyor. Projenin başında, Profesör Akhilesh K. Gaharwar bulunurken, doktora öğrencisi John Sukar araştırmanın baş yazarı olarak öne çıkıyor.

Bu metodolojinin can alıcı noktası, atomik kusurlara sahip MoS₂ nanoçiçeklerinin kullanılmasıdır. Hücreler bu nanoçiçekleri bünyesine aldığında, donör hücrelerdeki SIRT1/PGC‑1α eksenini harekete geçirerek mitokondri biyogenezi yollarını aktive ediyorlar. Sonuç olarak, donör hücrelerde mitokondri üretimi iki katına çıkıyor ve mitokondriyal DNA miktarı artış gösteriyor. Profesör Gaharwar'ın belirttiği üzere, bu yaklaşım, genetik müdahale veya farmakolojik ilaçlara ihtiyaç duymadan sağlıklı hücreleri enerji rezervlerini paylaşmaları için etkili bir şekilde 'eğitiyor'. Bu durum, potansiyel klinik uygulamalar açısından büyük bir avantaj teşkil ediyor.

Çalışmada sunulan nicel veriler, nanoçiçeklerin varlığında mitokondri transfer verimliliğinin, hücreler arasındaki doğal alışverişe kıyasla kat kat daha yüksek olduğunu açıkça gösteriyor. Bu transfer artışı, alıcı hücrelerin fizyolojik koşullar altında solunum kapasitesini ve adenozin trifosfat (ATP) üretimini belirgin ölçüde iyileştiriyor. Laboratuvar ortamında oluşturulan hücresel hasar modellerinde, artırılmış mitokondri transferi, ATP üretiminin toparlanmasına ve hücre canlılığının yükselmesine doğrudan katkıda bulundu.

Bu buluş, yaşlanma süreçleri, kardiyomiyopati ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif rahatsızlıklar da dahil olmak üzere, mitokondriyal gerilemeyle ilişkili patolojilerin tedavisinde kritik bir öneme sahip olabilir. Araştırma şu anda prensip ispatı niteliğinde, in vitro (laboratuvar ortamında) ve preklinik aşamadadır. Yazarların, olası terapötik protokolleri ve prosedürlerin sıklığını henüz belirlemesi gerekiyor. İki boyutlu inorganik bir bileşik olan molibden disülfür, biyomedikal alanda reaktif oksijen türlerini (AOK) modüle etme ve biyouyumluluk sağlama yeteneği nedeniyle yoğun ilgi görüyor; bu da nanomalzemenin pasif bir taşıyıcı olmaktan öte, hücresel süreçlere aktif olarak katıldığını kanıtlıyor.

Gaharwar’ın araştırma ekibi, daha önce Eylül 2024’te Nature Communications dergisinde yayımlanan bir çalışmada, nanoçiçeklerdeki atomik boşlukları kullanarak mitokondri fonksiyonunu uyardıklarını zaten göstermişlerdi. Mevcut çalışmanın finansmanı, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve ABD Savunma Bakanlığı dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan sağlanıyor. Bu durum, organel terapisi alanındaki bu yenilikçi yönelimlere karşı geniş çaplı bir ilgi olduğunu teyit etmektedir.