Исследования митохондрий начались еще в конце 19 века, но до сих пор остается много нерешенных вопросов, касающихся их состава, их функций и их значения для здоровья и болезней. Директор Хоуи Джейкобс и его исследовательская группа в Институте биотехнологии входят в число многих ученых всего мира, которые в своей повседневной работе стремятся ответить на открытые вопросы.
Их основная цель — понять, как митохондрии взаимодействуют с другими клеточными компонентами для поддержания физиологического гомеостаза и как митохондриальные дефекты приводят к патологическим состояниям.«Митохондрии возникли в качестве бактериального вторжения в древние клетки, и большая часть их биологии должна быть понята в этом свете. Они сохраняют определенную степень автономии и по-прежнему производят некоторые из своих наиболее важных компонентов, которые кодируются митохондриальной ДНК, a реликвия оригинального генома злоумышленника. Понимание того, как устроены митохондрии, важно, если мы когда-нибудь сможем вмешаться, чтобы исправить их неисправность », — объясняет Джейкобс.
«Конечно, стоит изучать митохондрии, чтобы понять фундаментальные процессы клетки и эволюции. Угол болезни — не единственная мотивация. Но, естественно, я очень рад, что наши исследования оказались важными для медицины, и может однажды привести к новым методам лечения », — говорит Джейкобс.
«В любом случае, по крайней мере для меня, наука вызывает привыкание», — заявляет Джейкоб.Резервная система для защиты клеток от повреждения митохондрий
Поскольку это исследование продолжается уже более века, ясно, что митохондрии довольно медленно раскрывают свои тайны.«В течение последнего десятилетия наше внимание было сосредоточено на особой« резервной »системе, обнаруженной в митохондриях низших организмов, но которая была потеряна в ходе эволюции сложных животных, таких как люди или плодовые мухи. Эта резервная система работает когда обычная система выработки энергии митохондрий перегружена, повреждена или отравлена, защищая клетку от вредных стрессов, связанных с неисправным «двигателем».
Действительно, митохондрии можно рассматривать скорее как двигатель автомобиля, который сжигает топливо ( молекулы пищи) и восстанавливает энергию в полезной форме для управления жизненными процессами. Неисправный двигатель передает меньше энергии, но также создает токсичные побочные продукты в результате неполного сгорания. Митохондрии очень похожи », — поясняет Джейкоб.Команда Джейкоба пересадила резервный или «альтернативный» респираторный аппарат из митохондрий низших организмов в клетки человека, показав, что он может защитить от патологических стрессов и даже смертельных ядов, таких как цианид, нацеленных на митохондрии.
«Это может иметь медицинские применения даже в течение следующего десятилетия. Но часть нашей работы по-прежнему сосредоточена на очень основных процессах внутри митохондрий. И всегда есть новые сюрпризы, иногда связанные с темами, которыми пренебрегали или которые невозможно было изучить до тех пор, пока стали доступны нужные инструменты ", — говорит Джейкобс.
Примером является текущая работа Джейкоба в сотрудничестве с командой в Париже, чтобы попытаться измерить фактическую температуру, при которой работает митохондриальный двигатель.Наука на грани
Одна из проблем, с которой ученым придется столкнуться в будущем, — это то, насколько далеко они готовы зайти, чтобы применить генетические знания к человеческим болезням."До сих пор человеческий геном считался священным, и любые прямые или постоянные манипуляции с ним считались неэтичными. Однако постепенно приближается время, когда мы получим средства для предотвращения болезней или обращения вспять процессов болезни, когда они происходят, путем внесения таких изменений в геном », — предсказывает Джейкобс.
«Это, очевидно, открывает серьезную этическую дилемму», — констатирует Джейкобс.Этично ли разрабатывать «улучшения» того, что развилось естественным образом, иногда без возможности предсказать все последствия?
Но в равной степени этично ли отказываться от спасательных технологий, которые могут предотвратить страдания?