Mitochondriale Netzwerk verbessernde (MiNE) Nanopartikel zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen und des alternden Gehirns

Derzeit gibt es einen Anstieg der globalen Häufigkeit neurodegenerativer Erkrankungen (ND), einer Gruppe altersbedingter Erkrankungen, die stark mit mitochondrialer Dysfunktion assoziiert sind. Mitochondrien liefern zelluläre Energie (die bei ND erschöpft ist), vermitteln den Zelltod (der bei ND vorzeitig erfolgt) und retten Zellen vor der Antwort auf entfaltete Proteine (die Ansammlung von fehlgefalteten Proteinen ist mit ND assoziiert). Mitochondriale Netzwerk verbessernde (MiNE) Nanopartikel (NPs) wurden entwickelt, um mitochondriale Dysfunktion bei ND zu korrigieren, indem sie mitochondriale Netzwerke vergrößern und die Verschmelzung von Mitochondrien mit dem endoplasmatischen Retikulum (ER) erhöhen. Nanopartikel, die ein pro-Mitofusin 2 (MFN2) Peptid kapseln, wurden synthetisiert und hinsichtlich Größe, Zeta-Potential und Wirkstoffbeladeeffizienz charakterisiert. MFN2 vermittelt die mitochondriale Fusion und die Fusion von Mitochondrien mit dem ER. Eine Live-Cell-Mikroskopie von MiNE NP und kontrollbehandelten primären Hippokampal-Neuronen und NIH3T3-Fibroblasten bei 60-facher Vergrößerung wurde durchgeführt und die Bilder wurden mit Software zur Analyse mitochondrialer Netzwerke verarbeitet, um Änderungen in den mitochondrialen Netzwerken zu quantifizieren. Co-Lokalisationsstudien zwischen Mitochondrien und ER wurden zusammen mit einer Studie zur Antwort auf entfaltete Proteine und einem oxidativen Phosphorylierungstest durchgeführt. Die Behandlung mit MiNE NPs erhöht die mitochondrialen Netzwerke und erhöht die Co-Lokalisierung von Mitochondrien und ER. MiNE NPs steigern die zelluläre Kapazität zur oxidativen Phosphorylierung, was die Energieeffizienz bei ND erhöhen könnte. Wichtig ist, dass MiNE NPs Schutz gegen die Antwort auf entfaltete Proteine bieten, was die Ansammlung von fehlgefalteten Proteinen bei ND verringern könnte. MiNE NPs sind eine neuartige translationale Nanomedizin zur Behandlung von ND, die die Schnittstelle zwischen Mitochondrien und dem ER anvisiert. Diese vorläufigen Studien zu MiNE NPs validieren die weitere Evaluierung von MiNE NPs als vielversprechende Behandlung für ND und als Anti-Aging-Strategie. Mitochondrien sind Organellen (subzelluläre Komponenten), die die Energieproduktion steuern, den Zelltod vermitteln und die Ansammlung von fehlgefalteten Proteinen in Zellen verhindern können. Neurodegenerative Erkrankung (ND) ist charakterisiert durch Energiemangel, vorzeitigen Tod von Neuronen und die Ansammlung von fehlgefalteten Proteinen im Gehirn. Mitochondriale Netzwerk verbessernde (MiNE) Nanopartikel (NPs) sind eine neuartige Behandlung für ND, die die mitochondriale Dysfunktion bei ND korrigiert, indem sie die mitochondrialen Netzwerke erhöhen und die Fähigkeit der Mitochondrien steigern, mit dem endoplasmatischen Retikulum, dem Teil der Zelle, der Proteine produziert und faltet, zu interagieren. Vorläufige Studien zeigen das Potenzial von MiNE NPs als neuartige Behandlung für ND. Die Anwendung von MiNE NPs zur Behandlung von Progerie (beschleunigte Alterserkrankungen) wird ebenfalls untersucht. Der Schwerpunkt zukünftiger Studien liegt auf der in vivo-Bewertung von MiNE NPs, die über intranasale Verabreichung in Tiermodellen von ND verabreicht werden.