Митохондрии - это органеллы, встречающиеся в эукариотических клетках. Место клеточного дыхания, они являются «батарейками» клеток и играют большую роль в энергетическом обмене и межклеточных коммуникациях. Их особенность в том, что они обладают собственным геномом, передаваемым исключительно от матери и отделенным от ДНК, содержащейся в ядре. Митохондрии иногда можно наблюдать вне клеток в виде фрагментов, инкапсулированных внутри микровезикул. При определенных очень специфических условиях тромбоциты также способны высвобождать неповрежденные митохондрии во внеклеточное пространство.
Работа группы под руководством исследователя Inserm Алена Р. Тьерри из Научно-исследовательского института рака Монпелье (Inserm/Université de Montpellier/Montpellier Cancer Institute) произвел революцию в знаниях об этой органелле, обнаружив, что целые функционирующие внеклеточные митохондрии на самом деле находятся в кровотоке.
Исследователи использовали предыдущие результаты, которые показали, что плазма здорового человека содержит в 50 000 раз больше митохондриальной ДНК, чем ядерной ДНК. Они предположили, что для того, чтобы ее можно было обнаружить и измерить в крови таким образом, митохондриальная ДНК должна быть защищена достаточно стабильной структурой. Чтобы идентифицировать такую структуру, были проанализированы образцы плазмы около 100 человек.
Этот анализ выявил наличие в кровотоке высокостабильных структур, содержащих целые митохондриальные геномы. После изучения их размера и плотности, а также целостности их митохондриальной ДНК эти структуры, обнаруженные с помощью электронной микроскопии (до 3.7 миллионов на мл плазмы) оказались интактными и функциональными митохондриями.
В течение семилетнего исследовательского периода ученые использовали как можно больше технических и методологических подходов, чтобы подтвердить наличие циркулирующих внеклеточных митохондрий в крови.
«Когда мы рассматриваем огромное количество внеклеточных митохондрий, обнаруженных в крови, мы должны задаться вопросом, почему такое открытие не было сделано раньше, - говорит Тьерри. Наша команда накопила опыт в специфическом и чувствительном обнаружении ДНК в крови, работая над фрагментацией внеклеточной ДНК, полученной, в частности, из митохондрий», - добавляет он.
Но какова роль этих внеклеточных митохондрий? Ответ на этот вопрос может быть связан со структурой митохондриальной ДНК, сходной со структурой бактериальной ДНК, которая дает ей способность вызывать иммунные и воспалительные реакции. Основываясь на этом наблюдении, исследователи предполагают, что эти циркулирующие митохондрии могут быть вовлечены во многие физиологические и/или патологические процессы, требующие связи между клетками (такие как механизмы воспаления). Действительно, недавние исследования продемонстрировали способность некоторых клеток переносить митохондрии между собой, например стволовые клетки с поврежденными клетками. «Внеклеточные митохондрии могут выполнять различные задачи в качестве мессенджеров для всего организма», - объясняет Тьерри.
В дополнение к его важности для наших знаний о физиологии, это открытие может привести к улучшению диагностики, мониторинга и лечения некоторых заболеваний. Фактически, исследовательская группа сейчас уделяет внимание оценке внеклеточных митохондрий в качестве биомаркеров в неинвазивной пренатальной диагностике и раке.