Opladen van mitochondriën: nanobloemen bieden een nieuwe manier om energieproductie te simuleren en zo verouderingsziekten te verbeteren

Opladen van mitochondriën: nanobloemen bieden een nieuwe manier om energieproductie te simuleren en zo verouderingsziekten te verbeteren

Een microscopische blik in een cel met MoS₂-nanodeeltjes. Credit: Akhilesh Gaharwar

Als we moeten opladen, nemen we misschien een vakantie of ontspannen we in de spa. Maar wat als we op cellulair niveau konden opladen, door te vechten tegen veroudering en ziektes met de microscopische bouwstenen waaruit het menselijk lichaam bestaat?

Het vermogen om cellen op te laden neemt af naarmate mensen ouder worden of met ziektes te maken krijgen. Mitochondriën zijn van cruciaal belang voor de energieproductie. Wanneer de mitochondriale functie afneemt, leidt dit tot vermoeidheid, weefseldegeneratie en versnelde veroudering. Activiteiten die ooit minimaal herstel vereisten, duren nu veel langer, wat de rol benadrukt die deze organellen spelen bij het behoud van vitaliteit en algehele gezondheid.

Terwijl huidige behandelingen voor ouderdomskwalen en ziektes als diabetes type 2, Alzheimer en Parkinson zich richten op het beheersen van de symptomen, hebben onderzoekers van Texas A&M een nieuwe aanpak ontwikkeld om de strijd bij de bron aan te gaan: het opladen van mitochondriale energie met behulp van nanotechnologie.

Onder leiding van Dr. Abhay Singh, een postdoctoraal biomedisch ingenieur in het Gaharwar Laboratory van Texas A&M, heeft het team molybdeendisulfide (MoS₂) nanobloemen ontwikkeld. Deze nanodeeltjes zijn vernoemd naar hun bloemachtige structuur en bevatten atomaire vacatures die mitochondriale regeneratie kunnen stimuleren, waardoor cellen meer energie kunnen genereren.

Het team gepubliceerd hun bevindingen in Natuurcommunicatie.

“Deze bevindingen bieden een toekomst waarin het opladen van onze cellen mogelijk wordt, waardoor de gezonde levensduur wordt verlengd en de resultaten voor patiënten met leeftijdsgebonden ziekten worden verbeterd”, aldus Dr. Akhilesh Gaharwar, Tim and Amy Leach Professor en Presidential Impact Fellow bij de afdeling Biomedische Technologie van Texas A&M.

Het opladen van de energiecentrale van de cel

Nanodeeltjes die interacteren met de mitochondriën. Credit: Akhilesh Gaharwar

Volgens Gaharwar zouden de nanoflowers nieuwe behandelingen kunnen bieden voor ziektes als spierdystrofie, diabetes en neurodegeneratieve aandoeningen door de productie van ATP, mitochondriaal DNA en cellulaire ademhaling te verhogen. Ze ontdekten dat de atomaire vacatures in de nanoflowers de moleculaire paden stimuleren die betrokken zijn bij de replicatie van mitochondriale cellen.

Onderzoeksmedewerkers zijn onder andere faculteitsleden en studenten van Texas A&M. Vanuit de afdeling Biofysica en Biochemie gaf Dr. Vishal Gohil inzicht in de mechanismen die de verbetering van mitochondriale functie kunnen aandrijven.

“Deze ontdekking is uniek,” zei Dr. Gohil. “We verbeteren niet alleen de mitochondriale functie; we heroverwegen cellulaire energie volledig. Het potentieel voor regeneratieve geneeskunde is ongelooflijk opwindend.”

Andere medewerkers van de afdeling Biomedische Technologie zijn Dr. Hatice Ceylan Koydemir, assistent-professor, en Dr. Irtisha Singh, een aangesloten assistent-professor in de afdeling Moleculaire en Cellulaire Geneeskunde. Singh leverde een computationele analyse die belangrijke paden en moleculaire interacties onthulde die verantwoordelijk zijn voor de energieboost.

“Door geavanceerde computationele tools te benutten, kunnen we de verborgen patronen in cellulaire reacties op deze nanomaterialen decoderen, wat nieuwe mogelijkheden voor precisiegeneeskunde ontsluit,” zei Singh. “Het is alsof je cellen de juiste instructies geeft op moleculair niveau om ze te helpen hun eigen energiecentrales te herstellen: mitochondriën.”

De volgende stappen voor het onderzoeksteam zijn het vinden van een methode om de nanobloemen in menselijk weefsel te brengen, met als doel om ze uiteindelijk klinisch te kunnen toepassen.

“In de wetenschap zijn het vaak de kleinste details die leiden tot de meest diepgaande ontdekkingen,” zei Gaharwar. “Door ons te richten op het onzichtbare, zoals atomaire vacatures in nanomaterialen, ontdekken we nieuwe manieren om grote problemen op te lossen. Soms komen de echte doorbraken voort uit dieper graven en verder kijken dan het voor de hand liggende.”

Meer informatie:
Kanwar Abhay Singh et al, Atomaire vacatures van molybdeendisulfide-nanodeeltjes stimuleren mitochondriale biogenese, Natuurcommunicatie (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52276-8

Informatie over het tijdschrift:
Natuurcommunicatie

Aangeboden door Texas A&M University College of Engineering

Nieuwste artikelen

spot_img

Related Stories

Leave A Reply

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in