Учёные только что дали энергетическим станциям наших клеток высокотехнологичное обновление.

Разработан замечательный новый способ покрывать митохондрии — крошечные структуры, производящие энергию внутри наших клеток — передовыми материалами, не нарушая их функции. Это достижение потенциально открывает путь к новым методам лечения заболеваний, связанных с нарушением работы митохондрий.

Исследование было проведено IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) и Политехническим университетом Милана в рамках их совместной лаборатории BraiNs, созданной в 2023 году. Сотрудничество объединяет экспертные знания в области митохондриальной биологии доктора Валерии Тиранти (FINCB), исследователя в Отделении медицинской генетики и нейрогенетики и руководителя Центра детских митохондриальных заболеваний Fondazione Mariani, с компетенциями в химии и материаловедении профессора Пьеранджело Метраньоло (Политехнический университет Милана).

Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society (JACS).

Новый способ покрытия энергетических станций наших клеток

Митохондрии генерируют энергию, необходимую клеткам для выполнения их жизненно важных функций. Когда эти структуры работают неправильно, они могут способствовать развитию различных заболеваний, многие из которых редки. Митохондриальные заболевания особенно опасны для органов и тканей с высоким потреблением энергии, включая мозг и мышцы. Эффективные варианты лечения таких состояний пока ограничены.

Чтобы исследовать новые возможности, учёные обратились к металлорганическим каркасам (MOF) — классу передовых материалов, свойства которых можно настраивать для различных применений. Важность этих материалов была подчеркнута Нобелевской премией по химии 2025 года, присуждённой Сусуму Китагава, Ричарду Робсону и Омару Ягхи за их работу в этой области.

Применение этих материалов к митохондриям представляет собой серьёзную проблему, поскольку митохондрии чрезвычайно хрупки и легко могут потерять способность нормально функционировать.

Команда исследователей преодолела эту проблему, разработав технику нанесения крошечных количеств материала MOF непосредственно на поверхность митохондрий. Существенно то, что тесты показали: покрытые митохондрии продолжали вырабатывать энергию, что демонстрирует возможность модифицировать их поверхность без ущерба для этой важной функции.

Потенциал для будущих митохондриальных терапий

Одним из самых перспективных аспектов открытия является возможность настраивать покрытие для разных целей.

«Возможность модифицировать покрытие теперь открывает новые исследовательские перспективы: в будущем будет возможно разработать MOF с различными характеристиками в зависимости от цели, создавая покрытия, способные выполнять конкретные функции», — отмечает проф. Метраньоло.

Одно из потенциальных применений — митохондриальная трансплантация, экспериментальная методика, предназначенная для введения здоровых митохондрий в клетки с дефектными митохондриями. Исследователи считают, что специально сконструированные покрытия в будущем могут облегчить доставку здоровых митохондрий и помочь им взаимодействовать с принимающими клетками.

«Специально разработанное покрытие в будущем могло бы облегчить этот перенос и взаимодействие между митохондриями и клетками», — подчёркивает д-р Тиранти.

Однако эта возможность пока не подтверждена. Необходимо проведение дополнительных исследований, чтобы установить, работают ли покрытые митохондрии лучше при трансплантации по сравнению с митохондриями без покрытия.

Исследование выполнено в рамках проекта, которым руководил аспирант Марко Д’Амато. Финансирование осуществлялось в рамках проекта «CALabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)», поддержанного в рамках Оперативного плана здравоохранения Министерства здравоохранения (Piano Operativo Salute, POS).

Материалы предоставлены Политехническим университетом Милана.

Marco D’Amato, Ivano Di Meo, Maria Nicol Colombo, Chiara Santanatoglia, Francesca Baldelli Bombelli, Valeria Tiranti, Pierangelo Metrangolo. Engineered Metal-Organic Frameworks Preserve Mitochondrial Bioenergetics at Micromolar Concentrations. Journal of the American Chemical Society, 2026; DOI: 10.1021/jacs.6c11154