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Les chercheurs montrent la possibilité aux bioénergétique de cellules de contrôle en changeant le teneur de mitochondries

Les chercheurs à l'Université de Californie, Irvine ont prouvé qu'ils peuvent donner à des cellules un élan à court terme d'énergie par la greffe mitochondriale. L'étude de l'équipe, aujourd'hui publié dans le tourillon de l'association américaine de coeur, propose que la greffe mitochondriale pourrait un jour être utilisée pour corriger des troubles cardiovasculaires, métaboliques et neurodegenerative variés - et pour offrir même une approche neuve à la demande de règlement du cancer.

Les mitochondries sont les engines qui pilotent beaucoup d'activités exercées par nos cellules. Si ces organelles sont mutées ou considérées dysfonctionnelles, les manifestations cliniques sont dévastatrices, ainsi nous avons décidé d'étudier les conséquences intracellulaires de la greffe mitochondriale et de déterminer si ce serait une méthode viable pour atténuer ces situations défavorables et aider des patients. »

Paria Ali pleuvoir à torrents, le premier auteur, un candidat d'UCI Ph.D. en génie biomédical

Il y a eu des tentatives antérieures d'employer la greffe mitochondriale sous forme d'injection directe au muscle cardiaque dans les mineurs avec la cardiopathie de phase terminale, mais l'étude d'UCI est la première pour rechercher des caractéristiques sur les résultats précis de la greffe mitochondriale aux niveaux cellulaires et sous-cellulaires. L'article de JAHA donne l'effort couronné de succès des chercheurs de réaliser la greffe mitochondriale et comment ils ont systématiquement mesuré sa capacité d'amplifier l'énergie cellulaire.

Pour les expériences, Ali pleuvoir à torrents les mitochondries d'abord d'isolement par la centrifugation différentielle, suivie de greffe par le coincubation. Une fois que les mitochondries avaient arrangé en leurs cellules hôte neuves, il a exécuté l'analyse métabolique de flux pour mesurer deux paramètres principaux : le régime de consommation de l'oxygène et le régime extracellulaire d'acidification, qui fournissent des informations importantes au sujet de métabolisme cellulaire et à quel point les cellules sont utilisation/produisant l'énergie. Les analyses ont été conduites à deux, sept, 14 et 28 jours.

« C'est essentiellement une technique pour étudier combien d'oxygène est absorbé et des protons est émis, ou tout le régime d'acidification, car les mitochondries produisent l'adénosine triphosphate, l'essence pour nos cellules, » Ali Pour a dit. « L'analyse métabolique de flux est une voie complète d'évaluer des index de bioénergétique - les mécanismes par lesquels les éléments nutritifs de processus de cellules dans l'énergie et à quel point ils font ceci. Elle nous aide à comprendre et prendre des décisions au sujet de la façon dont la greffe mitochondriale affecte les bioénergétique cellulaires et le métabolisme. »

Il a dit que l'origine d'endosymbiosis des mitochondries est ce qui inspiré leur travail.

Les « milliards il y a d'années, des mitochondries étaient des bactéries procaryotiques qui ont entré en le contact étroit avec nos eucaryotes héréditaires. À ce moment-là, ils étaient complet autonomes - à ce jour, l'ADN mitochondrial est indépendant et différent de code génétique à nos noyaux des cellules - mais maintenant ils sont semi-autonomes, » Ali Pour a dit. « Cela nous a aboutis à présumer que si les cellules adoptaient librement des mitochondries il y a des âges, il devrait - théoriquement - être possible de réaliser également ceci d'une façon dirigée. »

Son conseiller doctoral et l'auteur important du papier, M. Arash Kheradvar, un professeur d'UCI de génie biomédical et de médicament, ont dit qu'est exact ce ce qu'il a suivi à faire. « Paria pouvait montrer d'une voie définitive, pour la première fois, qu'il est possible de régler des bioénergétique de cellules en changeant la teneur des mitochondries dans un cardiomyocyte, » Kheradvar a dit.

Une partie fondamentale des expériences de l'équipe devait transplanter les mitochondries saines des cellules musculaires squelettiques dans des cardiomyocytes d'une race différente (nonautologous) pour se concentrer sur des questions particulièrement liées aux bioénergétique de cellules. Les études ont confirmé que les bioénergétique cellulaires s'améliore dans les cellules hôte pendant deux jours après greffe, mais cette condition suralimentée diminue plus tard.

« Concernant la viabilité de la greffe mitochondriale dans différentes lignées cellulaires, nous avons fait beaucoup de variations, y compris le travail avec des cellules musculaires squelettiques, lymphocytes T et cardiomyocytes, » Ali Pour a dit. « Nous avons même vérifié la faisabilité de transplanter des mitochondries des cellules de rat aux cellules humaines disponibles dans le commerce, dans notre laboratoire, pour voir s'il y a un mécanisme qui évite une telle procédure ; nous avons trouvé que cela la transplantation des mitochondries entre les espèces différentes est également possible. »

Ensuite, l'équipe planification pour vérifier si les mitochondries internalisées déterminent la signalisation avec le noyau des cellules et si elles seront adoptées par l'hôte sur le long terme.

« Nous avons pris très un prudent et l'approche principale avec ce projet, parce que ces procédures cellulaires, comme un biotherapy potentiel, peuvent avoir l'inconnu et probablement les conséquences graves, » Kheradvar a indiqué. « Nous n'avons pas voulu nous précipiter dans l'expérimentation humaine sans connaître toutes les ramifications potentielles en termes de sécurité et efficacité. Bien que nous ayons quelques hypothèses, personne ne sait ferme ce qui se produit quand ces mitochondries sont introduites à l'intérieur de la cellule - ou si là sera des effets secondaires. Il y a beaucoup de questions sans réponse qui doivent être abordées. »

Source:
Journal reference:

Pour, P.A., et al. (2020) Bioenergetics Consequences of Mitochondrial Transplantation in Cardiomyocytes. JAHA. doi.org/10.1161/JAHA.119.014501.