Hücresel Enerji Üreten Mitokondriler, İşlevini Bozmadan İleri Malzemelerle Kaplandı

Bilim insanları, hücrelerimizde enerji üreten mitokondrileri, işlevlerine zarar vermeden ileri malzemlerle kaplayabilecek bir yöntem geliştirdi. Elde edilen bu gelişme, uzun vadede bozulan mitokondrilerin neden olduğu hastalıkların tedavisinde yeni yaklaşımlar geliştirmeye yardımcı olabilir.

BraiNs laboratuvarı aracılığıyla yürütülen araştırma, IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) ile Milano Politeknik Üniversitesi’ni bir araya getirdi. 2023’te kurulan ortak laboratuvar, mitokondriyel biyoloji alanında uzman Dr. Valeria Tiranti’nin kimya ve malzeme mühendisliği konularındaki deneyimini Prof. Pierangelo Metrangolo ile birleştirdi.

Tıbbi Genetik ve Nörojenetik Birimi’nde (SC) araştırmacı olarak çalışan ve Fondazione Mariani Pediatrik Mitokondriyel Hastalıklar Merkezi’nin başkanlığını yapan Tiranti, çalışmayı yürüten doktora adayı Marco D’Amato’nun proje kapsamında çalışmalarını tamamladığını belirtti.

Araştırmanın sonuçları Journal of the American Chemical Society (JACS) dergisinde yayımlandı.

Hücrelerimiz Enerjiyi Mitokondrilerden Alıyor

Mitokondriler, hücrelerin temel faaliyetlerini yerine getirmesi için gereken enerji üretir. Bu yapılar bozulduğunda ise birden fazla hastalığa katkıda bulunabilir; bu hastalıkların çoğu nadirdir. Mitokondriyel hastalıklar özellikle beyin ve kas gibi büyük miktarlarda enerji gerektiren organ ve dokulara ciddi zarar verir. Koşullar için etkili tedavi seçenekleri hâlâ sınırlı.

Araştırmacılar, yeni olasılıkları keşfetmek için Metal-Organic Frameworks (MOF) olarak adlandırılan, farklı uygulamalar için özelleştirilebilen ilir malzemeler sınıfına yöneldi. Bu malzemelerin önemi, 2025 Nobel Kimya Ödülü’yle de ortaya çıktı; ödül bu alandaki çalışmalarıyla Susumu Kitagawa, Richard Robson ve Omar Yaghi’ye verildi.

Bu malzemeleri mitokondrilere uygulamak büyük bir zorluk oluşturuyor çünkü yapılar son derece hassastır ve işlevlerini doğru şekilde sürdürme yeteneklerini kolayca kaybedebilirler.

Hassas Yapı, Yine de İşlevini Korudu

Araştırma ekibi, MOF malzemesinin çok küçük miktarlarını doğrudan mitokondri yüzeyine uygulayan bir teknik geliştirerek bu engeli aştı. Kararlılık önemli: Kaplanan mitokondrilerin enerji üretmeye devam ettiği testlerle gösterildi; böylece işlemin bu temel işlevi bozmadan yapıların yüzeyini değiştirabileceği ortaya çıktı.

Gelecek İçin Tedavi Ufukları

Buluşun en umut verici yönlerinden biri, kaplamanın farklı amaçlar için özelleştirilebilmesidir.

Kaplamanı değiştirme imkanı şimdi yeni araştırma olanakları açıyor: Gelecekte, belirli hedeflere göre farklı özelliklerde MOF geliştirilebilir ve belirli işlevleri yerine getirebilen kaplamalar oluşturulabilir.

Prof. Pierangelo Metrangolo

Olası uygulamalardan biri mitokondriyel transplantasyondur; bu deneysel teknikle, mevcut mitokondrileri doğru çalışmayan hücrelere sağlıklı mitokondriler sokulmayı hedefler. Araştırmacılar, özel olarak mühendislikle üretilmiş kaplamaların gelecekte sağlıklı mitokondrilerin verilmesini ve onları alan hücrelerle etkileşimini kolaylaştırabileceğine inanıyor.

Özel olarak tasarlanmış bir kaplama, gelecekte bu aktarımı ve mitokondri ile hücre arasındaki etkileşimi kolaylaştırabilir.

Dr. Valeria Tiranti

Bu olanak hâlâ kanıtlanmamıştır. Kaplanan mitokondrilerin transplantasyon sırasında kaplamayanlara göre daha iyi performans gösterip göstermeyeceğini belirlemek için ek araştırmalar gerekli.

Çalışma, Sağlık İşlem Planı (Piano Operativo Salute, POS) kapsamında desteklenen “Calabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)” projesi aracılığıyla sağlanan finansmanla tamamlandı.