Нанокольори на основі дисульфіду молібдену: Революційний метод посилення мітохондріального обміну для відновлення енергії клітин

У сфері регенеративної медицини науковці з Департаменту біомедичної інженерії Техаського університету A&M зробили значний прорив. Вони розробили інноваційний підхід, що використовує наноматеріали для радикального підвищення природного механізму передачі мітохондрій між клітинами. Результати цієї роботи, опубліковані у престижному виданні «Труди Національної академії наук» (PNAS), зосереджені на застосуванні мікроскопічних частинок у формі квіток, створених із дисульфіду молібдену (MoS₂). Ці наноструктури перетворюють стовбурові клітини на потужні «біофабрики мітохондрій». Керівником цього важливого напрямку є професор Ахілеш К. Гахарвар, а аспірант Джон Сукар виступає головним автором дослідження.

Суть цієї нової методики полягає у використанні наноцвіток MoS₂, які мають специфічні атомні дефекти. Після того, як клітини поглинають ці наночастинки, вони запускають каскад реакцій, що стимулюють біогенез мітохондрій. Зокрема, активується сигнальний шлях SIRT1/PGC‑1α у клітинах-донорах. Це призводить до подвоєння обсягів виробництва мітохондрій та значного збільшення кількості мітохондріальної ДНК у цих клітинах. Професор Гахарвар підкреслює, що цей метод фактично «навчає» здорові клітини ділитися своїми енергетичними ресурсами. Що важливо, це досягається без потреби у складних генетичних модифікаціях чи застосуванні фармакологічних препаратів, що є величезною перевагою для майбутнього клінічного впровадження.

Цифрові дані, представлені у звіті, переконливо демонструють, що ефективність перенесення мітохондрій за присутності наноцвіток у рази перевищує показники, досягнуті при природному обміні між клітинами. Таке потужне посилення трансферу суттєво покращує здатність клітин-реципієнтів до дихання та виробництва аденозинтрифосфату (АТФ) навіть у фізіологічних умовах. У лабораторних моделях, де клітини зазнали пошкодження, цей посилений обмін мітохондріями сприяв швидкому відновленню продукції АТФ та значно підвищив загальну виживаність клітинного матеріалу.

Ця розробка має вирішальне значення для лікування низки патологій, які безпосередньо пов'язані з деградацією мітохондріальної функції. Йдеться про процеси старіння, кардіоміопатію та нейродегенеративні захворювання, зокрема хворобу Альцгеймера. Наразі наукова робота перебуває на доклінічній стадії, тобто проводиться in vitro як підтвердження самої концепції. Авторам ще належить визначити оптимальні терапевтичні протоколи та можливу частоту проведення процедур. Дисульфід молібдену, будучи двовимірною неорганічною сполукою, вже активно досліджується в біомедицині завдяки його здатності модулювати активні форми кисню (АФК) та забезпечувати високу біосумісність. Це підтверджує, що наноматеріал не просто пасивно присутній, а активно взаємодіє з клітинними механізмами.

Дослідницька група професора Гахарвара раніше вже демонструвала здатність стимулювати мітохондріальну активність за допомогою атомних вакансій у наноцвітках. Це було зафіксовано у публікації в журналі «Nature Communications» ще у вересні 2024 року. Фінансування поточної роботи забезпечується з різних джерел, включаючи Національні інститути охорони здоров'я та Міністерство оборони США. Це свідчить про високий рівень зацікавленості великих державних структур у розвитку цього перспективного напрямку органелярної терапії.