Митохондриальные заболевания
Митохондриальные заболевания - неоднородная группа наследственных нарушений структуры и функции митохондрий. Первичные формы связаны с мутациями митохондриальной ДНК, вторичные - с повреждениями ядерной ДНК. Чаще всего страдают ткани с высокой потребностью в энергии: скелетные мышцы, нервная и сердечно-сосудистая системы.
Стандартная поддерживающая терапия у детей включает витамины, антиоксиданты и средства профилактики лактацидоза. Для многих тяжёлых форм эффективного патогенетического лечения пока нет, что определяет необходимость поиска способов восстановить энергетическую функцию клеток.
Идея митохондриальной трансфузии
Проект предлагает переносить функционально полноценные митохондрии от здорового донора к энергодефицитным тканям пациента. Прямая доставка органелл ограничена их низкой устойчивостью вне клетки, поэтому в качестве естественных защищённых переносчиков рассматриваются клеточные микровезикулы.
В основе концепции лежит связь энергетического дефицита с уменьшением синтеза макромолекул, снижением регенеративного потенциала и хронизацией воспаления. Для иммунной системы падение энергетического ресурса может означать меньшую устойчивость к инфекциям и повторяющимся воспалительным стимулам.
Ранее авторы рассматривали стимуляцию бескислородного, гликолитического синтеза АТФ как способ уменьшить нагрузку на митохондрии и образование активных форм кислорода. Новая гипотеза идёт дальше: заменить старые или повреждённые митохондрии функциональными.
Почему микровезикулы
Внеклеточные везикулы - фосфолипидные структуры, переносящие нуклеиновые кислоты, белки и липиды. К ним относят экзосомы размером около 50–150 нм и более крупные микровезикулы размером примерно 100–2000 нм. Их мембрана защищает содержимое от ферментов и других факторов внеклеточной среды.
Крупные микровезикулы могут включать митохондрии при формировании. Опубликованы экспериментальные данные, что такие везикулы доставляют органеллы в повреждённые ткани, а перенесённые митохондрии способны участвовать в синтезе АТФ. Поверхностные рецепторы везикул могут влиять на их миграцию к очагам воспаления и взаимодействие с клетками.
В качестве источника предлагаются клетки крови молодых здоровых доноров. В документе также обсуждаются результаты на опухолевых микровезикулах в моделях почечной недостаточности, но подчёркивается, что практическое применение опухолевого материала связано с очевидными и серьёзными рисками.
Предлагаемая технология
- Инкубация периферической крови в течение 18 часов в условиях контролируемой стресс-активации клеток.
- Повышение секреции микровезикул клетками крови.
- Отделение клеток и последовательное центрифугирование для выделения фракции микровезикул.
- Стандартизация препарата по биохимическим и иммунобиологическим показателям.
- Системное внутривенное или локальное введение в рамках будущего исследовательского протокола.
Возможные направления
Первое предполагаемое направление - наследственные митохондриальные заболевания у детей. Авторы также рассматривают возраст-ассоциированные нарушения сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, где энергетическое старение клеток может участвовать в патогенезе.
Дополнительно обсуждаются ишемические и посттравматические повреждения органов и тканей, включая поражения ЦНС и мышц. Экстраполяция между наследственными, возрастными и травматическими состояниями является гипотезой: для каждой группы нужны отдельные модели, критерии отбора и конечные точки эффективности.
Статус и ограничения
Документ не содержит результатов введения предлагаемого препарата пациентам, утверждённой дозировки, данных о биораспределении или долгосрочной безопасности. Требуют изучения иммунная совместимость донорских везикул, риск нежелательной доставки биомолекул, тромбогенность, накопление в органах и контроль жизнеспособности митохондрий.
Утверждение, что человеческие микровезикулы не несут значимого риска, пока нельзя считать доказанным. Отсутствие способности к репликации не исключает биологической активности и нежелательных эффектов. Переход к клинике возможен только после стандартизации, доклинической токсикологии и разрешённых исследований.
Научная база
Русская редакция подготовлена по проектному документу «Application of Microvesicular Mitochondrial Transfusion in the Treatment of Mitochondrial Diseases in Children and Age-Related Mitochondrial Disorders in Adults» (Приложение 4).
- D'Souza et al. Microvesicles transfer mitochondria to brain endothelial cells
- Ikeda et al. Mitochondria-rich extracellular vesicles restore energetics of ischemic myocardium
- Seledtsova et al. Extracellular microvesicles in acute renal failure
- Seledtsov & von Delwig. Glycolytic ATP production and cellular senescence