Напомним, что митохондрии — это своеобразная энергетическая база клеток, чья деятельность основана на окислении органических соединений и использовании энергии, освободившейся при распаде молекул АТФ. Митохондрии имеют собственную ДНК, содержащую 37 генов.

Мутации в митохондриальных генах могут вызывать целый ряд расстройств, угрожающих жизни человека. Они затрагивают ткани и органы, которые нуждаются в большом количестве энергии, например, мозг, глаза, мышцы. Учёные уже давно ищут способы лечения митохондриальных болезней (один из самых радикальных — не дать им появиться вовсе).

Новую методику предложили учёные из Гарвардского университета. Биолог Вамси Мутха (Vamsi Mootha) и его аспирантка Иша Джайн (Isha Jain) использовали популярный инструмент редактирования генома — CRISPR для последовательного отключения около 18 тысяч различных генов в человеческой клетке. Целью учёных было изменить работу генов таким образом, чтобы получить те же проблемы, что наблюдаются у людей с митохондриальными заболеваниями. Специалисты хотели понять, в каких случаях клетки могут выжить при неисправных митохондриях.

Выяснилось, что ген Гиппеля-Линдау (VHL) играет важную роль: он кодирует белок, который подавляет клеточную реакцию на гипоксию — пониженное содержание кислорода в организме. При отключении гена VHL животные реагируют так, словно они находятся в среде с низким содержанием кислорода (нормальный ответ организма таков, что при гипоксии он защищает митохондрии от повреждений).

Биологи провели серию экспериментов: сначала они провели опыт на клетках, а затем на эмбрионах рыбок данио-рерио (являющихся животной моделью человека) с дефектными митохондриями. Специалисты, воздействовав химическими веществами и фактически «включив» их гены, вовлечённые в ответ на гипоксию, почти вдвое увеличили выживаемость.

Потом эксперты провели исследования на лабораторных мышах, в организме которых была смоделирована митохондриальная болезнь человека, называемая синдромом Лея. Это заболевание характеризуется поражением центральной нервной системы.
Исследователи держали животных в среде, где содержание кислорода соответствовало уровню на вершине горы Монблан, самой высокой в Альпах — почти пять тысяч метров над уровнем моря. Эксперимент показал, что при кислородном голодании мыши прожили более шести месяцев, в то время как животные без лечения прожили всего около двух месяцев.

В настоящий момент учёные пытаются понять, почему гипоксия помогает животным с митохондриальными заболеваниями. Одна из возможных причин — при гипоксии митохондрии производят меньше свободных радикалов, вредных для клеток, которые могут повреждать ткани и вызывать проблемы у детей с митохондриальными заболеваниям.

Другое мнение: гипоксия активирует альтернативные пути синтеза АТФ, которые помогают организму нормально функционировать.
Отмечается, что митохондриальные заболевания встречаются довольно часто. Некоторые дети страдают от мышечной дистрофии (не могут сокращать и расслаблять мышцы, двигаться), другие испытывают неврологические расстройства или имеют болезни сердца. Эксперты уже давно говорят о новых методах лечения.

Однако учёные не спешат после удачных экспериментов на животных применять технологию для лечения людей. Потенциальные выгоды от гипоксии необходимо тщательно рассмотреть наряду с потенциальными угрозами, отмечает кардиолог Ккоролевского университета в Кингстоне Стивен Арчер (Stephen Archer).
По словам Мутха, гипоксия может быть и опасной, поэтому очень важно провести другие исследования на животных для определения оптимальной схемы лечения.

«Дополнительные испытания помогут нам определить, будет ли когда-либо возможно такое лечение или нет», — заключает биолог.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.