Protofection - Protofection

Protofection je zprostředkována bílkovinami transfekce zahraničních mitochondriální DNA (mtDNA) do mitochondrie buněk v tkáni k doplnění nebo nahrazení již přítomné přirozené mitochondriální DNA. Celý genom mtDNA nebo jen fragmenty mtDNA generované PCR mohou být přeneseny do cílových mitochondrií technikou ochrany.[1]

Vědci za posledních několik desetiletí předpokládali, že ochrana může být prospěšná pro pacienty s mitochondriálními chorobami. Tato technika je nedávným vývojem a je neustále zdokonalována. S postupným poškozením mitochondriální DNA s věkem může tato metoda poskytnout způsob alespoň částečného omlazení mitochondrií ve staré tkáni a jejich obnovení do původní, mladistvé funkce.[2][3][4]


Metoda

Protofection je rozvíjející se technika a je neustále zdokonalována. Byl vytvořen specifický systém transdukce proteinů, který je komplexován s mtDNA, což umožňuje mtDNA pohybovat se přes membránu cílové buňky a specificky cílit na mitochondrie. Použitý transdukční systém se skládá z a doména transdukce proteinů (PTD), mitochondriální lokalizační sekvence (MLS) a mitochondriální transkripční faktor A (TFAM). Každý z nich hraje při ochraně zvláštní roli:

  • PTD je nutný, protože jsou to malé oblasti proteinů, které mohou procházet buněčná membrána buněk samostatně.
  • Pro ochranu se používá specifický MLS, protože umožňuje mtDNA vstoupit do mitochondrií.
  • TFAM se používá, protože odvíjí mtDNA, která vstupuje do mitochondrií, což je kritické pro replikaci mtDNA.

Tento proces může vést ke zvýšení množství mtDNA přítomné v mitochondriích cílových buněk.[5]

Transdukční systém byl od prvního použití ochrany vylepšen a upraven. Chcete-li zkrátit název komplexu, který byl dříve nazýván komplexem PTD-MLS-TFAM, je nyní pojmenován MTD-TFAM. MTD znamená mitochondriální transdukční doménu a zahrnuje PTD a MLS.[6]

Možná terapeutická použití

Jedna hypotéza pro mitochondriální onemocnění je ta mitochondriální poškození a dysfunkce hrají ve stárnutí důležitou roli. Protofekce se zkoumá jako možná životaschopná laboratorní technika pro konstrukci genové terapie pro zděděné mitochondriální nemoci, jako je Leberova dědičná optická neuropatie. Studie prokázaly, že ochrana může vést ke zlepšení mitochondriální funkce v cílených buňkách.[7][8]

Protokol lze použít na modifikované nebo umělé mitochondrie. Mitochondrie by mohly být upraveny tak, aby produkovaly málo nebo vůbec volné radikály aniž by byla ohrožena výroba energie. Nedávné studie prokázaly, že mitochondriální transplantace mohou být užitečné k omlazení odumřelé nebo umírající tkáně, například při infarktu, pro který jsou mitochondrie první částí buňky, která umírá.[9]

Reference

  1. ^ Khan, Shaharyar M .; Bennett, James P. (1. srpna 2004). „Vývoj mitochondriální genové substituční terapie“ (PDF). Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 36 (4): 387–393. doi:10.1023 / B: JOBB.0000041773.20072.9e. PMID  15377877.
  2. ^ Khan, Shaharyar M .; Bennett Jr., James P. (srpen 2004). "Vývoj mitochondriální genové substituční terapie". Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 36 (4): 387–393. doi:10.1023 / b: jobb.0000041773.20072.9e. ISSN  0145-479X. PMID  15377877.
  3. ^ Khan, Shaharyar M .; Bennett, James P. (1. srpna 2004). "Vývoj mitochondriální genové substituční terapie" (PDF). Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 36 (4): 387–393. doi:10.1023 / B: JOBB.0000041773.20072.9e. PMID  15377877.
  4. ^ Aravintha Siva, M .; Mahalakshmi, R .; Bhakta-Guha, Dipita; Guha, Gunjan (1. května 2019). „Genová terapie pro mitochondriální genom: očistné mutace, uklidňující nemoci“. Mitochondrie. 46: 195–208. doi:10.1016 / j.mito.2018.06.002. PMID  29890303.
  5. ^ Khan, Shaharyar M .; Bennett Jr., James P. (srpen 2004). "Vývoj mitochondriální genové substituční terapie". Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 36 (4): 387–393. doi:10.1023 / b: jobb.0000041773.20072.9e. ISSN  0145-479X. PMID  15377877.
  6. ^ Keeney, Paula M .; Quigley, Caitlin K .; Dunham, Lisa D .; Papageorge, Christina M .; Iyer, Shilpa; Thomas, Ravindar R .; Schwarz, Kathleen M .; Trimmer, Patricia A .; Khan, Shaharyar M .; Portell, Francisco R .; Bergquist, Kristen E .; Bennett, James P. (2009). „Mitochondriální genová terapie zvyšuje mitochondriální fyziologii v buněčném modelu Parkinsonovy choroby“. Lidská genová terapie. 20 (8): 897–907. doi:10.1089 / hum.2009.023. PMC  2829286. PMID  19374590.
  7. ^ Iyer, Shilpa (březen 2013). „Nové terapeutické přístupy k Leberově dědičné optické neuropatii“. Discovery Medicine. 15 (82): 141–149. ISSN  1539-6509. PMC  5652312. PMID  23545042.
  8. ^ Rao, Raj R .; Iyer, Shilpa (2015). "Kmenové buňky, neurální předci a zkonstruované kmenové buňky". Smrt neuronových buněk. Metody v molekulární biologii. 1254. 255–267. doi:10.1007/978-1-4939-2152-2_19. ISBN  978-1-4939-2151-5. PMC  5642280. PMID  25431071.
  9. ^ Kolata, Gina (10. července 2018). „Umírající orgány obnovené k životu v nových experimentech“. New York Times. Citováno 11. července 2018.

externí odkazy