Sciencemag.cz
Related Articles
Horizontální přenos mitochondrií se dříve zkoumal především v souvislosti s rakovinou a dalšími nemocemi. Vědci jej však nyní pozorují také během vývoje, při udržování tkáňové homeostázy a v rámci běžných fyziologických procesů. Mezinárodní tým, do něhož se zapojili i vědci z Biotechnologického ústavu Akademie věd České republiky, v novém článku typu „Opinion“ uvádí, že důkazy jsou již natolik přesvědčivé, abychom tento jev považovali za nově se rozvíjející obor buněčné biologie.
Buňky si nevyměňují pouze signály a molekuly. Do jiných buněk mohou přenášet také mitochondrie – organely nezbytné pro buněčný metabolismus. Tento proces označujeme jako horizontální přenos mitochondrií (HMT). Mitochondrie při něm přecházejí mezi buňkami stejného či odlišného původu. To zpochybňuje tradiční představu, že mitochondrie a jejich genetický materiál zůstávají pouze v jednotlivých buňkách a předávají se především při buněčném dělení, tedy prostřednictvím vertikální mitochondriální dědičnosti.
Vědci HMT poprvé prokázali mezi lidskými buňkami v laboratorních experimentech a později jej pozorovali za fyziologických podmínek v myších modelech rakoviny. Od té doby počet studií rychle roste a výzkum se rozšířil daleko za hranice rakoviny a dalších patologických stavů.
Michael V. Berridge, Zuzana Nahácká, Kateřina Komrsková, Minghao Zheng a Jiří Neužil ve svém novém článku typu „Opinion“ shrnují důkazy z experimentů s kokulturami, zvířecích modelů a studií normálních tkání. Na jejich základě navrhují považovat HMT za nový obor buněčné biologie.
Více než jen reakce na onemocnění
Výzkum HMT, relativně nedávno objeveného jevu, se zpočátku zaměřoval převážně na patologické stavy, zejména na rakovinu. Vědci dosud identifikovali mitochondriální přenos u více než dvaceti typů lidských a experimentálních nádorů. HMT může ovlivňovat růst nádoru, šíření metastáz i interakce mezi rakovinnými a imunitními buňkami.
Stále více důkazů však ukazuje, že se HMT neomezuje pouze na onemocnění nebo buněčný stres. Vědci jej pozorovali také během vývoje, v zárodečných buňkách a reprodukčním systému i při udržování normálního stavu mozku, srdce, kostí, tukové tkáně, imunitního systému a dalších orgánů.
HMT může přispívat k hojení ran, metabolické spolupráci mezi sousedními buňkami a odstraňování poškozených mitochondrií. V nervovém systému mohou přenesené mitochondrie napomáhat zotavení poškozených neuronů. Změny ve výměně mitochondrií během stárnutí zase mohou ovlivňovat dlouhodobé udržování tkání.
Tyto poznatky podporují názor autorů, že HMT má široký fyziologický význam a nepředstavuje pouze neobvyklou reakci omezenou na několik onemocnění. HMT lze nejen cíleně využít ke zmírnění různých patologií, ale jeho podpora v tkáních, jejichž stav se s věkem zhoršuje, může přispět ke zdravému stárnutí a oddálit syndromy, jako jsou neurodegenerace, selhání reprodukčního systému nebo nástup osteoporózy.
Různé cesty, společné principy
Mitochondrie se mohou mezi buňkami přesouvat několika způsoby. Některé vyžadují přímý kontakt mezi dárcovskými a přijímajícími buňkami a využívají struktury, jako jsou tunelující nanotrubice, mezerové spojky nebo specializovaná dendritická propojení. Jiné formy přenosu přímý kontakt nevyžadují a využívají volné mitochondrie, extracelulární vezikuly nebo vezikuly odvozené z mitochondrií.
Navzdory této rozmanitosti poukazují studie, které autoři zhodnotili, na několik společných rysů. Příjemnické buňky mohou aktivně přitahovat dárcovské buňky. Proces zahrnuje vznik specializovaných přenosových struktur a řízený pohyb mitochondrií; přenesené organely se navíc mohou začlenit do mitochondriální sítě příjemnické buňky.
Výsledek však není vždy příznivý. Přenos mitochondrií může podporovat opravu tkání a normální funkci buněk, v jiných souvislostech ale může pomáhat rakovinným buňkám přizpůsobit se nebo přispívat k potlačení imunitního systému. Jeho biologické účinky proto závisejí na konkrétních buňkách a tkáních, které se do procesu zapojují.
Nové technologie otevírají další možnosti
Pokrok po mnoho let brzdily obtíže se spolehlivou detekcí a měřením přenosu mitochondrií. Nedávný rozvoj mikroskopie s ultravysokým rozlišením, sledování mitochondriální DNA, prostorové multiomiky a technologií na úrovni jednotlivých buněk však nyní umožňuje výzkumníkům studovat HMT s mnohem větší přesností.
Díky těmto metodám už vědci HMT pouze nepopisují, ale mohou jej systematicky zkoumat jako biologický proces napříč buňkami, tkáněmi a organismy.
Vědci stále hledají odpovědi na řadu otázek: co rozhoduje o výběru dárcovských buněk, jak přenesené mitochondrie v průběhu času ovlivňují přijímající buňky nebo jak široce se tento proces vyskytuje u různých organismů. Přibývající důkazy nicméně naznačují, že HMT hraje roli v normální fyziologii, vývoji, tkáňové homeostáze, stárnutí i nemocech.
Autoři proto navrhují, abychom horizontální přenos mitochondrií již nevnímali jako izolovanou buněčnou kuriozitu, ale jako nově se rozvíjející obor buněčné biologie.
Berridge MV, Nahacka Z, Komrskova K, Zheng M, Neuzil J (2026) Horizontal Mitochondrial Transfer: An emerging field of cell biology. Trends Cell Biol, in press. doi.org/10.1016/j.tcb.2026.08.012.
