انتقال میتوکندری ها به صد هزار سلول گیرنده یا بیشتر توسط دستگاه جدید دانشگاه کالیفرنیا

29دسامبر 2020- دانشمندان مرکز جامع سرطان UCLA Jonsson روشی ساده و با بازدهی بالا را برای انتقال میتوکندری جدا شده و DNA میتوکندری مرتبط با آن به سلولهای پستانداران، ابداع کرده اند. این روش محققان را قادر می سازد تا یک جزاصلی ژنتیکی سلول ها را بطور دلخواه دستکاری کرده، و بیماری های ناتوان کننده ای مانند سرطان، دیابت و اختلالات متابولیکی را بررسی و درمان کنند.

مطالعه ای که امروز در مجله Cell Reports منتشر گردید، توصیف می کند که چگونه دستگاه جدید ساخته شده توسطUCLA ، موسوم بهMitoPunch ، میتوکندری را به طور همزمان به 100000 سلول گیرنده یا بیشتر منتقل می کند، که پیشرفت قابل توجهی نسبت به فن آوری های انتقال میتوکندری فعلی است. این دستگاه بخشی از تلاش مستمر دانشمندانUCLA برای درک جهش در DNA میتوکندری با توسعه ی رویکردهای کنترل شده برای دستکاری ژنتیکی بمنظور بهبود عملکرد سلولهای انسانی یا مدلسازی بهتر بیماری های میتوکندریای انسانی است.

الكساندر سرسل، كاندیدای دكترا در دانشكده پزشکی دیوید گفن در UCLAو نویسنده ی مشترک این مطالعه، گفت: توانایی تولید سلول با میتوکندری هایی با توالی DNA دلخواه، برای مطالعه ی چگونگی تعامل ژنوم ها در میتوکندری و هسته در تنظیم عملکرد سلول ها، می تواند به درک و درمان بالقوه ی بیماری ها در بیماران کمک موثری نماید.

میتوکندری، که اغلب به عنوان "نیروگاه سلول" شناخته می شود، از مادر یک فرد به ارث می رسد. سلولها برای انجام عملکردهای اساسی خود به یکپارچگی DNA میتوکندری تکیه دارند. جهش های ارثی یا اکتسابی در DNA میتوکندری می تواند به طور قابل توجهی تولید انرژی را مختل کند و ممکن است منجر به بیماری های ناتوان کننده شود.

فن آوری های دستکاری DNA میتوکندری، از پیشرفتهای حاصل شده در دستکاریDNA ی هسته سلول عقب مانده است و پیشرفت در این زمینه می تواند به طور بالقوه به دانشمندان در ایجاد مدل های بیماری و درمان های احیا کننده برای اختلالات ناشی از این جهش ها کمک کند. با این حال، رویکردهای فعلی محدود و پیچیده هستند و در بیشتر قسمت ها فقط می توانند میتوکندری هایی با تعداد محدود را با توالی های DNA دلخواه به تعداد محدودی از سلول ها منتقل کنند.

کار با دستگاهMitoPunch ساده است و امکان انتقال مداوم میتوکندری را از طیف وسیعی از میتوکندری های جدا شده از سلولهای مختلف اهدا کننده به تعداد زیادی سلول گیرنده ، حتی برای گونه های غیر انسانی، از جمله برای سلول های جدا شده از موش، فراهم می کند.

الكساندر پاتانانان، محقق فوق دكتر درUCLA ، گفت: آنچه كه MitoPunch را از سایر فن آوری ها متمایز می كند، توانایی مهندسی سلول های non-immortal و non-malignant مانند سلول های پوست انسان برای تولید تركیب های منحصر به فردی از ژنوم هسته و DNA میتوكندری است. این پیشرفت به ما امکان بررسی تأثیر توالی DNA خاصی در میتوکندری را بر عملکرد سلول ها می دهد و همچنین می توان از طریق برنامه ریزی مجدد این سلول ها را به سلول های بنیادی پرتوان القایی تبدیل کرد که سپس به سلول های چربی، غضروف و استخوان متمایز شوند.

دستگاه MitoPunch، بر اساس فناوری قبلی و دستگاهی به نام "photothermal nanoblade" ساخته شده است که همین تیم در سال 2016 تولید کرده بود. اما بر خلاف دستگاه قبلی که برای کار کردن به لیزرهای پیچیده و سیستم های نوری نیاز دارد، MitoPunch با استفاده از فشار کار می کند تا یک سوسپانسیون میتوکندری جدا شده از یک سلول را پس از دستکاری دلخواه از طریق غشا متخلخل سلولوارد یک سلول دیگر کند. محققان پیشنهاد می کنند که این گرادیان فشار اعمال شده توانایی ایجاد سوراخ در غشای سلول را در مکان های گسسته ایجاد می کند و به میتوکندری اجازه می دهد مستقیما وارد سلول های گیرنده شود و به دنبال آن غشاسلول ترمیم می شود.

دکتر Teitell، گفت: ما در زمان ایجاد نانوتیغه ی فوتوترمال می دانستیم که به سیستمی با بهره وری بالاتر و ساده تر برای دسترسی آزمایشگاه های دیگر نیاز داریم. این دستگاه جدید بسیار کارآمد است و به محققان اجازه می دهد تا ژنوم میتوکندریایی را به روشی ساده از یک سلول برداشته و به سلول دیگر منتقل کنند که می تواند برای مطالعه و کشف مکانیسم های زیست شناسی اساسی حاکم بر طیف وسیعی از عملکردهای سلولی مورد استفاده قرار گیرد و احتمالا یک روز به درمان بیماریهای DNA میتوکندریایی کمک کند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20201229/New-UCLA-developed-device-transfers-mitochondria-into-100000-or-more-recipient-cells.aspx