Recarregando mitocôndrias — nanoflores oferecem uma nova maneira de simular a produção de energia para melhorar doenças do envelhecimento

Quando precisamos recarregar, podemos tirar férias ou relaxar no spa. Mas e se pudéssemos recarregar no nível celular, lutando contra o envelhecimento e a doença com os blocos de construção microscópicos que compõem o corpo humano?

A capacidade de recarregar células diminui conforme os humanos envelhecem ou enfrentam doenças. As mitocôndrias são essenciais para a produção de energia. Quando a função mitocondrial declina, isso leva à fadiga, degeneração do tecido e envelhecimento acelerado. Atividades que antes exigiam recuperação mínima agora levam muito mais tempo, destacando o papel que essas organelas desempenham na manutenção da vitalidade e da saúde geral.

Enquanto os tratamentos atuais para doenças relacionadas ao envelhecimento e doenças como diabetes tipo 2, Alzheimer e Parkinson se concentram no controle dos sintomas, os pesquisadores da Texas A&M adotaram uma nova abordagem para lutar a batalha na fonte: recarregando o poder mitocondrial por meio da nanotecnologia.

Liderada pelo Dr. Abhay Singh, um associado de pós-doutorado em engenharia biomédica no Laboratório Gaharwar na Texas A&M, a equipe desenvolveu nanoflores de dissulfeto de molibdênio (MoS₂). Nomeadas por causa de sua estrutura semelhante a uma flor, essas nanopartículas contêm vacâncias atômicas que podem estimular a regeneração mitocondrial, ajudando as células a gerar mais energia.

A equipe publicou suas descobertas em Comunicações da Natureza.

“Essas descobertas oferecem um futuro em que recarregar nossas células se torna possível, estendendo a expectativa de vida saudável e melhorando os resultados para pacientes com doenças relacionadas à idade”, disse o Dr. Akhilesh Gaharwar, professor Tim e Amy Leach e membro do Presidential Impact Fellow no Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M.

De acordo com Gaharwar, as nanoflores podem oferecer novos tratamentos para doenças como distrofia muscular, diabetes e distúrbios neurodegenerativos ao aumentar a produção de ATP, DNA mitocondrial e respiração celular. Eles descobriram que as vacâncias atômicas nas nanoflores estimulam as vias moleculares envolvidas na replicação de células mitocondriais.

Os colaboradores da pesquisa incluem professores e alunos da Texas A&M. Do Departamento de Biofísica e Bioquímica, o Dr. Vishal Gohil forneceu insights sobre os mecanismos que podem impulsionar a melhoria da função mitocondrial.

“Esta descoberta é única”, disse o Dr. Gohil. “Não estamos apenas melhorando a função mitocondrial; estamos repensando a energia celular inteiramente. O potencial da medicina regenerativa é incrivelmente empolgante.”

Outros colaboradores do Departamento de Engenharia Biomédica incluem a Dra. Hatice Ceylan Koydemir, professora assistente, e a Dra. Irtisha Singh, professora assistente afiliada do Departamento de Medicina Molecular e Celular. Singh contribuiu com análises computacionais que revelaram vias-chave e interações moleculares responsáveis ​​pelo aumento de energia.

“Ao alavancar ferramentas computacionais avançadas, podemos decodificar os padrões ocultos nas respostas celulares a esses nanomateriais, desbloqueando novas possibilidades para a medicina de precisão”, disse Singh. “É como dar às células as instruções certas no nível molecular para ajudá-las a restaurar suas próprias usinas de energia — as mitocôndrias.”

Os próximos passos da equipe de pesquisa incluem a identificação de um método para administrar as nanoflores ao tecido humano, com o objetivo de eventual aplicação clínica.

“Na ciência, geralmente são os menores detalhes que levam às descobertas mais profundas”, disse Gaharwar. “Ao focar no invisível — como vagas atômicas em nanomateriais — estamos descobrindo novas maneiras de resolver grandes problemas. Às vezes, os verdadeiros avanços vêm de cavar mais fundo e olhar além do óbvio.”