Функциональные внеклеточные митохондрии найдены в крови

Внеклеточная ДНК (вкДНК) — биомаркер многих болезней. Изучая вкДНК в плазме крови, исследователи обратили внимание, что количество внеклеточной митохондриальной ДНК (вкмтДНК) почти в 50 000 раз выше, чем внеклеточной ядерной ДНК (вкяДНК), хотя вкяДНК в отличие от вкмтДНК защищена гистонами и должна быть более устойчива к деградации. Ученые предположили, что вкмтДНК защищена от деградации, поскольку находится внутри неповрежденных митохондрий. Далее с помощью электронной микроскопии они подтвердили существование внеклеточных митохондрий в плазме крови, а методы, измеряющие потребление кислорода, показали, что по крайней мере часть этих митохондрий функциональнa и способнa поддерживать клеточное дыхание.

Способность клеток секретировать митохондрии во внеклеточную среду ученые подтвердили на двух клеточных линиях, SW620 (клеточная линия злокачественной опухоли человека) и CCD-18Co (иммортализованные незлокачественные клетки человека). Фракцию внеклеточных митохондрий получили с помощью центрифугирования клеточной ростовой среды и проанализировали ее методом иммуноблоттинга с использованием антител к митохондриальным белкам TOM22 и TIM23. Также эту фракцию изучили с применением электронной и флуоресцентной микроскопии. Наконец, метод, измеряющий клеточное дыхание, также показал, что митохондрии из внеклеточной ростовой среды функциональны.

Исследователи измерили вкДНК в плазме крови здоровых доноров и пациентов сo злокачественными опухолями методoм количественной ПЦР с праймерами, распознающими митохондриальную или ядерную ДНК, и определили степень повреждения вкДНК, сравнивая количество длинных и коротких продуктов амплификации. Наконец, образцы вкДНК были отсеквенированы с использованием китов MiSeq v3 150 (2×75) и платформы Illumina MiSeq. Ученые пришли к выводу, что вкмтДНК менее повреждена, чем вкяДНК, и более стабильна.

Ранее было продемонстрировано, что клетки способны обмениваться митохондриями («горизонтальный перенос митохондрий»), и это, в частности, влияет на ответ клеток на химиотерапию. Однако присутствие функциональных митохондрий в крови человека описано впервые. Авторы работы предполагают, что внеклеточные митохондрии принимают участие в межклеточной коммуникации, могут передаваться из клетки в клетку посредством макропиноцитоза, а их разрушение, приводящее к высвобождению в плазму крови множества макромолекул, запускает иммунный ответ.