Последовательности ДНК между митохондриями внутри одной клетки сильно различаются, обнаружили исследователи из Медицинской школы Перельмана в Пенсильванском университете. Эти знания помогут лучше понять основные механизмы многих заболеваний, которые начинаются с накопленных мутаций в отдельных митохондриях, и дать представление о том, как пациенты могут реагировать на конкретные методы лечения. Результаты опубликованы в Cell Reports на этой неделе.
Митохондрии, компонент клеток, которые имеют свою собственную ДНК (мтДНК), производят энергию для тела, среди других функций. Одна митохондрия может содержать 10 или более различных геномов с сотнями и тысячами отдельных митохондрий, находящихся в каждой клетке. Ряд митохондриальных заболеваний возникает из-за мутаций, накапливающихся в мтДНК. Например, эти мутации были обнаружены в опухолях толстой кишки, яичников, молочной железы, мочевого пузыря, почек, легких и поджелудочной железы.
Используя методы, разработанные в лаборатории старшего автора Джеймса Эбервайна, доктора философии, профессора системной фармакологии и трансляционной терапии, исследователи извлекли одну митохондрию, а затем извлекли ее мтДНК. Они сравнили мутации, присутствующие в отдельных митохондриях отдельных нейронов мыши и человека, и обнаружили, что клетки мыши имеют больше накопленных мутаций по сравнению с клетками человека. Из-за этого открытия, что мутации накапливаются с разной скоростью у мышей по сравнению с людьми, Эбервин отмечает, что один важный вывод из исследования заключается в том, чтобы убедиться, что митохондриальные заболевания или потенциальные терапевтические средства в клетках исследуются на моделях, где мутации параллельны мутациям, которые происходят у людей..
Процесс накопления мутаций мтДНК в течение жизни, скорее всего, происходит у каждого человека несколько по-разному. В исследовании рассматривались сходства и различия дискретной мтДНК в одной и той же клетке, а также между типами клеток, такими как нейроны и астроциты в головном мозге. «Возможность посмотреть на одну митохондрию и сравнить динамику мутаций между митохондриями, мы сможем оценить риск достижения порога заболеваний, связанных с увеличением числа митохондриальных мутаций». Например, эти данные могут улучшить диагностику неврологических заболеваний, потенциально позволяя врачам обнаруживать клетки, которые могут заболеть, или выявлять пациентов, у которых могут развиться определенные состояния. Это особенно вероятно для состояний, которые чаще поражают пожилых людей, при которых было обнаружено, что мутации мтДНК накапливаются с возрастом.
В будущем исследователи планируют использовать эти знания, чтобы найти способы замедлить скорость накопления мутаций мтДНК в надежде остановить прогрессирование заболевания.«Эта дорожная карта местоположения и количества мутаций в ДНК митохондрии и во всех митохондриях клетки - это то, с чего нам нужно начать», - сказал Эбервин.