Клетъчно препрограмиране обръща хода на стареенето при животни 

10 декември 2018 г., 15:23
1119

„Това изследване показва, че остаряването е много динамичен и пластичен процес и следователно е по-податлив на терапевтични интервенции, отколкото сме смятали по-рано.“ Снимка: Shutterstock

За първи път учени успяха да обърнат процеса на стареене при живи животни, използвайки клетъчно препрограмиране. Благодарение на този метод мишки, страдащи от преждевременно остаряване, живеят с 30 процента по-дълго в сравнение с контролна група.

Методът включва използване на индуцирани плурипотентни стволови клетки (иПСК), които позволяват на учените да препрограмират специализирани клетки до основно, „ембрионалноподобно“ състояние. Оттук иПСК могат да се развият като други типове клетки в тялото. Сега учените показаха, че препрограмирането на клетки е в състояние да подмлади живи същества. 

„В други изследвания учените напълно са препрограмирали клетките чак до началното им състояние, в което са подобни на стволови клетки“ –  казва Прадийп Реди от Института по биология Солк. 

„Но ние за първи път показваме, че чрез експресия на тези фактори за кратък период може да се запази идентичността на клетката, като в същото време се върнат на заден ход свързаните с възрастта белези.“

Техниката иПСК е разработена от японския учен Шиня Яманака през 2006 г., когато той открива, че диференцираните клетки могат да се превърнат обратно в ембрионалноподобни стволови клетки, като се индуцира експресията на четири гена, които днес са известни като „фактори на Яманака“.

Но въпреки че препрограмирането на клетки до ембрионалноподобно състояние звучи като нещо, което може да подмлади организмите, то довежда и до опасни усложнения. Изследвания през 2013 и 2014 г. показват, че иПСК в живи организми може да бъде фатално: резултатите са ракови образувания или недостатъчност на органите, защото възрастните клетки губят своята идентичност. 

„Очевидно има логика в това – казва специалистът по епигенетика Волф Рейк от Кеймбридж, който не е част от екипа на изследването.

„При иПСК рестартирате клетъчния часовник обратно до нула. Връщането до нула, до ембрионално състояние, вероятно не е това, от което имате нужда, така че се питате – колко назад трябва да се върнем?“

Мисленето в тази насока кара учените от Института Солк да опитат частично препрограмиране. 

Вместо да индуцират експресията на факторите на Яманака до три седмици – което ще доведе до плурипотентност – те индуцират гените само за два до четири дни. 

Това означава, че клетката запазва диференциацията си – т.е., кожната клетка си остава кожна клетка, без да се връща назад до стволова клетка – но на практика се превръща в по-млада версия на себе си. 

Най-малкото такава е хипотезата. Учените предполагат, че частичното препрограмиране отстранява натрупването на т.нар. епигенетични белези в клетките – износването, което се натрупва в отговор на околната среда и други външни фактори. 

С времето тези белези стават все по-изявени, което влошава клетъчната ефективност и допринася за това, което преживяваме като стареене. Учените уподобяват процеса на ръкопис, който става труден за четене поради множеството редакции.

„В края на живота има много маркери и е трудно за клетката да ги прочете“ - казва Хуан Карлос Изписуа Белмонте, един от членовете на екипа. 

Докато това засега остава хипотеза, експериментите сочат, че учените са на прав път. 

При мишки с прогерия – рядко генетично заболяване, което води до преждевременно стареене – животните, на които е приложено частично препрограмиране, са живели средно по 24 седмици, докато мишките със същото заболяване, които не са били лекувани, са живели само 18 седмици. 

„Трудно е да се каже точно защо животното живее по-дълго“ - казва друг член на екипа, Палома Мартинес-Редондо в съобщение до медиите.

„Но знаем, че експресията на тези фактори индуцира промени в епигенома, а те водят до благоприятни последствия, както на ниво ниво клетка, така и на ниво организъм.“

В допълнение към по-дългия живот, здравето на третираните животни също се подобрило – подобрени били функции на сърдечно-съдовата система и други органи. 

Когато същото лечение се прилага при здрави мишки без прогерия, те също показват по-добро здраве на органите – но е твърде рано да се правят изводи за дълголетието им, тъй като животните са още живи.

Въпреки че резултатите са обещаващи, изследванията още са в своя ранен етап – особено се отнася до потенциалното приложение на подобни методи и при хора. 

„Очевидно е, че мишките не са хора и ни е известно, че ще бъде много по-трудно да се подмлади човек“ – казва Белмонте. 

„Но това изследване показва, че остаряването е много динамичен и пластичен процес и следователно е по-податлив на терапевтични интервенции, отколкото сме смятали по-рано.“

Екипът сега възнамерява да изследва развитието на молекули, които са способни да имитират факторите на Яманака, с фокус върху подмладяването на специфични тъкани и органи.

Тези медикаменти няма да бъдат налични скоро, но изглежда не са и особено далеч.

„Тези вещества могат да се приложат под формата на кремове или инжекции за подмладяване на кожата, мускулите или костите“ – казва Белмонте. 

„Смятаме, че тези химически подходи могат да бъдат приложени в клинични опити с хора в следващите 10 години.“

Резултатите са публикувани в научното издание Cell

Източник: Science Alert

Коментари