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2025-08-02 20:45:00
ミトコンドリアのセル – オドラ・ノエル博士による絵画、 CC BY-NC 4.0
（ジャッキー・ロシェローによる記事は元々knowable雑誌が発行した）
ソーセージ型の小さな構造の注入は、血液を奪われた組織を若返らせるのに役立ちます。研究者は、この手法がさまざまな損傷した臓器を治療できることを望んでいます。
ジェームズ・マッカリー 彼のチームの研究者が駆け込んだとき、細胞からミトコンドリアと呼ばれる小さな構造を抽出する研究室にいました。彼らは豚の心臓で動作しており、それを再び普通に汲み上げることができませんでした。
マッカリーは、ボストン小児病院とハーバード大学医学部で心臓損傷防止を研究し、ミトコンドリアに強く興味を持っていました。これらのパワープロデュースオルガネラは、高エネルギーニーズを持つ心臓のような臓器にとって特に重要です。マッカリーは、健康なミトコンドリアを負傷した心臓に移植することが、彼らの機能を回復するのに役立つかどうか疑問に思っていました。
豚の心臓は急速に灰色になっていたので、マッカリーはそれを試すことにしました。彼は抽出されたミトコンドリアをシリンジに積み込み、それらを心臓に直接注入しました。彼の目の前に、それは普通に鼓動し始め、そのバラ色の色合いに戻りました。
ほぼ20年前のその日以来、マッカリーと他の研究者は、豚や他の動物でその成功を再現してきました。心臓手術の合併症を患った赤ちゃんでは、人間の移植が続きました – 新しい研究分野を引き起こす ミトコンドリア移植の使用 損傷した臓器や病気を治療する。過去5年間で、多数の科学者がミトコンドリア移植の探索を開始しました 心臓損傷のため 心停止後、 脳卒中後の脳損傷、および移植に向けられた臓器への損傷。
ミトコンドリア 細胞に使用可能なエネルギーを生成することで最もよく知られています。しかし、彼らはまた、体を平衡状態に保ち、その免疫応答とストレス反応を管理するのに役立つ分子シグナルを送信します。一部の種類の細胞は、ミトコンドリア移動と呼ばれるプロセスで、脳卒中後の脳細胞など、困っている他の細胞に健康的なミトコンドリアを自然に寄付する場合があります。したがって、臨床医がミトコンドリアを移植して負傷した組織を再活性化することでこのプロセスを後押しできるという考えは、一部の科学者にとって理にかなっています。
の研究から ウサギとラットの心臓細胞、マッカリーのグループ 報告しました 細胞の原形質膜がミトコンドリアを巻き込み、それらを内側に閉鎖し、そこで細胞の内部ミトコンドリアと融合します。そこに、彼ら 原因のようです 心臓機能の回復に役立つ分子の変化：ミトコンドリアで処理された血液と酸素を除外した豚の心を、マッカリーのグループ、プラセボを受けているものと比較する場合 違いを見ました 遺伝子活性とタンパク質では、細胞死が少なく、炎症が少ないことを示しています。
約10年前、ボストン小児病院の心臓外科医であるシタラム・エマニは、動物の心との仕事についてマッカリーに連絡しました。エマニは、心臓手術の合併症の後に心臓の欠陥のある赤ちゃんが完全に回復できなかったことを見て、マッカリーのミトコンドリア移植法が彼らを助けることができるかどうか疑問に思っていました。
心臓の欠陥を修復する手術中、外科医は薬物を使用して心臓を止めて手術できるようにします。しかし、心臓が血液と酸素を長すぎると奪われている場合、ミトコンドリアは失敗し始め、虚血と呼ばれる状態で細胞が死に始めます。血液が再び流れると、心臓を正常状態に戻す代わりに、より多くの細胞を損傷して殺す可能性があり、虚血再灌流の損傷を引き起こす可能性があります。
マッカリーの8年間の研究以来 ウサギ そして 豚 ミトコンドリア移植に関する安全性の懸念を明らかにしていなかったため、マッカリーとエマニは、心臓の肺のサポートから抜け出すのに十分な心臓機能を取り戻すことはまずない赤ちゃんの手順を試す価値があると考えました。
左の画像は、移植を受けなかったラットの心臓細胞を示しています。他の3つの画像は（左から右）を示しています。移植後2時間後にラット心臓細胞の外側に寄付されたミトコンドリア（黄緑色）。 8時間後に細胞内のドナーミトコンドリア。 24時間後に細胞の内側と外側のドナーミトコンドリア。クレジット：A。マヌザワ、アメリカジャーナルオブ生理学 – ハートおよび循環生理学2013
10人の患者の親が実験手順に同意し、これは研究所の審査委員会によって承認されました。 2015年から2018年にかけて実行されたパイロットでは、McCullyは心臓手術のために行われた切開から鉛筆エラザーサイズの筋肉サンプルを抽出し、ろ過技術を使用してミトコンドリアを分離し、それらが機能的であることを確認しました。その後、チームはオルガネラを赤ちゃんの心臓に注入しました。
これらの10人の赤ちゃんのうち8人は、歴史的比較に使用された2002年から2018年までの14の類似のケースのうち4つだけと比較して、生命維持を外すのに十分な心臓機能を取り戻しました。 チームは2021年に報告しました。
この治療はまた、歴史的対照群の9日間と比較して、ミトコンドリア移植群で平均して2日間の回復時間を短縮しました。 2人の患者は生き残りませんでした。あるケースでは、介入は、残りの赤ちゃんの臓器が失敗し始めた後に介入され、別の患者では4か月後に肺の問題が発生しました。グループは現在、17人の赤ちゃんに対してこの手順を実行しています。
移植手術は実験的なままであり、より広い臨床使用にはまだ実用的ではありませんが、マッカリーは、腎臓、肺、肝臓、四肢の損傷の中断による治療にいつか使用できることを望んでいます。
この結果は、患者が同様の虚血再灌流障害に苦しんでいる他の臨床医に影響を与えました。 1つは虚血性脳卒中で、血栓は血液が脳に到達するのを防ぎます。医師は血栓を溶解または物理的に除去することができますが、再灌流の損傷から脳を保護する方法がありません。
ウォーカーは、12年前にマッカリーのミトコンドリア移植研究に出会いましたが、さらに読むことで特に打たれました マウスに関するレポート マサチューセッツ総合病院とハーバード大学医学部の研究者から、脳の支持と保護細胞（星状細胞）がミトコンドリアの一部を脳卒中損傷したニューロンに移して回復することができます。おそらく、彼女は、ミトコンドリア移植は人間の脳卒中の症例にも役立つと考えた。
彼女は動物の研究者と何年も働いて、ミトコンドリアを脳に安全に届ける方法を見つけました。彼女は、頸部の動脈に供給されたカテーテルを使用して脳卒中を手動で除去し、脳卒中を引き起こし、カテーテルをさらに押し出してミトコンドリアを放出し、脳に移動する潜在的な臨床試験で手順の安全性を臨床試験でテストしました。
マリアナ・ルイス・ビジャレアルによる動物のミトコンドリオン図
調査結果、 2024年に公開 脳の血流と代謝のジャーナルでは、注入された患者が害を及ぼさなかったことを示しています。この試験は、有効性をテストするために設計されていませんでした。ウォーカーのグループは現在、介入の安全性をさらに評価するために参加者を募集しています。次のステップは、ミトコンドリアが必要な場所に到達し、機能しているかどうかを判断することです。 「それを示すことができるまで、私たちは治療上の利点があると言うことができるとは信じられません」とウォーカーは言います。
研究者は、臓器提供もミトコンドリア移植から得られることを望んでいます。腎臓のようなドナー臓器は、長すぎると血液供給がないと損傷を受け、移植外科医はこれらの怪我のリスクが高い腎臓を拒否する可能性があります。
ミトコンドリア移植がそれらを再活性化できるかどうかをテストするために、ウィンストンセーラムのウェイクフォレスト大学医学部の移植外科医科学者ジュゼッペオーランドと彼の同僚がミトコンドリアを4つのブタ腎臓に注入し、コントロール物質を3つのブタ腎臓に入れました。 2023年、手術の年代記で、 彼らは報告した ミトコンドリア治療腎臓の死にかけている細胞が少なく、損傷がはるかに少ない。分子分析では、エネルギー生産の増加も示しました。
オーランドによると、それはまだ初期の時代ですが、ミトコンドリア移植が寄付のための次の臓器を救助するための貴重なツールになる可能性があると確信しています。
この研究は、興奮と懐疑論の両方を獲得しています。 「それは確かに非常に興味深い分野です」と、カリフォルニア大学バークレー校のポスコン・ミトコンドリア生物学者であり、の共著者であるKoning Shen氏は言います。 ミトコンドリアのシグナル伝達の役割の概要 2022年の細胞および発達生物学の年次レビュー。彼女は、ミトコンドリアの抽出を拡大し、孤立したオルガネラを保存して保存する方法を学ぶことは、そのような治療をより大きな現実にするための主要な技術的ハードルであると付け加えています。 「人々がその段階に到達しているなら、それは驚くべきことです」と彼女は言います。
「これを注意深く見ている思慮深い人々がたくさんいると思いますが、大きな疑問は、メカニズムは何ですか？」シカゴのノースウェスタン大学のミトコンドリア研究者であるNavdeep Chandelは言います。彼は、ドナーのミトコンドリアが機能不全のネイティブオルガネラを修正または置き換えることを疑っていますが、ミトコンドリアの寄付は可能であると言います ストレスと免疫シグナルをトリガーします それは間接的に損傷した組織に利益をもたらします。
メカニズムが何であれ、いくつかの動物研究は、ミトコンドリアが利益を与えるために機能的でなければならないことを示唆しています。ランス・ベッカー、ニューヨークのノースウェル・ヘルスの救急医療議長は、心停止におけるミトコンドリアの役割を研究しています。 研究を実施しました 新鮮なミトコンドリア、凍結してから解凍されたミトコンドリア、心停止後のラットを治療するためのプラセボを比較します。新鮮で機能するミトコンドリアを受けた11匹のラットは、プラセボを投与される11匹のラットよりも3日遅れて脳機能が向上し、生存率が高かった。機能していない冷凍融解ミトコンドリアは、これらの利点を与えませんでした。
ミトコンドリア療法のメカニズム、ミトコンドリア送達技術の改善、大規模な試験、およびミトコンドリア移植がFDA承認を得て、虚血補給の治療に広く使用される前に報告された成功の一連の成功をより多くの研究が必要になると研究者は言います。究極の目標は、多種多様な医療提供者による移植のためにタップできる、ある種のミトコンドリア銀行の貯蔵されたミトコンドリアの普遍的な供給を作成することです。
「私たちは最初はとても多く、それがどのように機能するかはわかりません」とベッカーは言います。 「しかし、私たちはそれが非常に興味深いことをしていることを知っています。」
（prnewsfoto/年次レビュー）
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