Учёные разработали способ покрывать митохондрии — внутриклеточные структуры, вырабатывающие энергию, — современными материалами без нарушения их работы. Результаты исследования могут помочь в создании новых подходов к лечению заболеваний, связанных с нарушением функций митохондрий. Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society (JACS).
Исследование выполнили специалисты IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) и Миланского политехнического университета в рамках совместной лаборатории BraiNs, созданной в 2023 году. Биологическую часть проекта курировала Валерия Тиранти, сотрудница отделения медицинской генетики и нейрогенетики FINCB и руководитель Центра детских митохондриальных заболеваний Фонда Мариани. Экспертизу в области химии и инженерии материалов обеспечил профессор Пьеранджело Метранголо из Миланского политехнического университета.
Для покрытия митохондрий исследователи выбрали металлоорганические каркасные структуры (MOF) — класс материалов, свойства которых можно настраивать под конкретные задачи. Интерес к таким соединениям особенно вырос после присуждения Нобелевской премии по химии 2025 года Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару Яги за работы в этой области. Однако применение MOF к митохондриям осложняется хрупкостью этих структур: любое повреждение может лишить их способности нормально функционировать.
Команде удалось наносить на поверхность митохондрий очень небольшие количества MOF. Испытания показали, что после обработки органеллы продолжали вырабатывать энергию. Это подтвердило возможность изменять их поверхность, не нарушая ключевую функцию.
Настраиваемый состав покрытия может пригодиться для разных задач, включая экспериментальную трансплантацию митохондрий. Такой метод предполагает введение здоровых митохондрий в клетки, где собственные органеллы работают неправильно. «Возможность изменять покрытие открывает новые перспективы для исследований: в будущем можно будет создавать MOF с разными характеристиками в зависимости от цели и получать покрытия, выполняющие определённые функции», — отметил профессор Метранголо.
По словам доктора Тиранти, специально разработанное покрытие в перспективе способно облегчить перенос здоровых митохондрий и их взаимодействие с клетками-реципиентами: «Специально разработанное покрытие в будущем может облегчить этот перенос и взаимодействие между митохондриями и клетками». Пока неизвестно, будут ли покрытые органеллы эффективнее непокрытых при трансплантации, поэтому для проверки этой возможности потребуются дополнительные исследования. Проект возглавлял аспирант Марко Д’Амато, а финансирование предоставил проект «CALabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)», поддержанный в рамках оперативного плана Министерства здравоохранения Италии Piano Operativo Salute (POS).