Найден способ клеточного самоомоложения с помощью перепрограммирования клеток

-
18:11
Найден способ клеточного самоомоложения с помощью перепрограммирования клеток

Новое исследование, проведенное учеными Стэнфордского университета, показало, что взрослые клетки человека могут перерождаться в молодые после того, как на них кратковременно подействуют особой панелью белков, которые принимают участие в эмбриональном развитии.  

В ходе испытаний этого эффекта, группа ученых обнаружила, что мыши пожилого возраста восстанавливали свою молодость после того, как их стволовые клетки были извлечены из организма и подвергнуты воздействию омолаживающих белков под названием факторы Яманака. После преобразования эти клетки были обратно пересажены мышам, после чего в организме были запущены процессы самоомоложения.

Белки, под названием факторы Яманака, обычно применяются для превращений взрослых клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или клетки iPS. Порученные структуры могут превращаться в любой тип клеток в человеческом организме, вне зависимости из каких они были синтезированы. Это открытие генной инженерии стало очень важным — оно помогло создать новые способы лечения в регенеративной медицине и новые лекарственные препараты.

Лабораторное испытание на человеческих клетках также показало, что краткая экспрессия этих белков во взрослых человеческих клетках «перематывает» многие молекулярные признаки старения и делает обработанные клетки почти неотличимыми от их более молодых аналогов.

«Когда iPS-клетки произведены из взрослых клеток, они становятся молодыми и плюрипотентными. Некоторое время мы задавались вопросом, можно ли просто перемотать часы старения, не вызывая плюрипотентности. Теперь мы обнаружили, что, строго контролируя продолжительность воздействия этих белковых факторов, мы можем способствовать омоложению в клетках различных типов человека» — говорит Витторио Себастьяно, к.т.н., доцент кафедры акушерства и гинекологии и семейного факультета Вудса, ученый в области педиатрической трансляционной медицины и автор статьи.

Воздействие белков

Исследователи в лаборатории Себастьяно делают клетки iPS из взрослых клеток, таких как клетки кожи, путем многократного воздействия на них в течение примерно двух недель панелью белков, важных для раннего эмбрионального развития. Они делают это ежедневно вводя фрагменты РНК особых белков во взрослые клетки. Эти фрагменты создают сигнальные пути, которые и запускают процесс образования белков Яманака. Со временем эти белки переворачивают судьбу клеток — отталкивая их назад по временной шкале развития, пока они не становятся похожими на эмбриональные плюрипотентные клетки, из которых они произошли.

Во время этого процесса клетки не только теряют воспоминания о своей прежней идентичности, но и возвращаются в более молодое состояние. Они осуществляют эту трансформацию, стирая свою ДНК с молекулярных меток, которые дифференцируют не только, скажем, клетку кожи и клетку сердечной мышцы, но и другие метки, которые накапливаются с возрастом клетки.

В последнее время исследователи начали задумываться о том, может ли воздействие на взрослые клетки белков Яманака в течение нескольких дней, а не недель, вызвать этот юношеский реверс, не вызывая полной плюрипотентности. На самом деле, исследователи из Института биологических исследований Солка в 2016 году уже обнаружили, что кратковременное выражение четырех факторов Яманака у мышей в форме преждевременного старения увеличивает продолжительность жизни животных примерно на 20%. Но не было ясно, будет ли этот подход работать на людях.

Саркар и Себастьяно задались вопросом, будут ли старые человеческие клетки реагировать аналогичным образом, и будет ли реакция ограничена несколькими типами клеток или обобщена для многих тканей. Они разработали способ использования генетического материала, называемого РНК-мессенджер, для временной экспрессии шести факторов перепрограммирования — четырех факторов Яманака плюс два дополнительных белка — в клетках кожи человека и кровеносных сосудах. Мессенджер РНК быстро разлагается в клетках, что позволяет исследователям жестко контролировать длительность сигнала.

Затем исследователи сравнили паттерны экспрессии генов обработанных и контрольных клеток, полученных от пожилых людей, с таковыми у необработанных клеток молодых людей. Они обнаружили, что клетки пожилых людей проявляли признаки реверсии старения уже после четырех дней воздействия факторов перепрограммирования. В то время как необработанные пожилые клетки экспрессировали более высокие уровни генов, связанных с известными путями старения, обработанные пожилые клетки больше походили на более молодые клетки по своим паттернам экспрессии генов.

Когда исследователи изучили закономерности связанных со старением химических меток, называемых метильными группами, которые служат индикатором хронологического возраста клетки, они обнаружили, что обработанные клетки в среднем на 1,5-3,5 года моложе, чем необработанные клетки пожилых людей.

Сравнение признаков старения

Затем они сравнили несколько признаков старения — в том числе то, как клетки воспринимают питательные вещества, метаболизируют соединения для создания энергии и утилизируют клеточный мусор — среди клеток от молодых людей, обработанных клеток от старых людей и необработанных клеток от старых людей.

«Мы наблюдали значительное омоложение всех признаков, кроме одного из всех протестированных типов клеток», — сказал Себастьяно. «Но наш последний и самый важный эксперимент был сделан на мышечных стволовых клетках. Хотя они естественным образом наделены способностью к самообновлению, эта способность уменьшается с возрастом. Мы задались вопросом, можем ли мы также омолодить стволовые клетки и иметь долгосрочный эффект?»

Когда исследователи трансплантировали старые мышечные стволовые клетки мыши, которые были обработаны назад пожилым мышам, они обнаружили, что животные восстановили мышечную силу более молодых мышей.

Наконец, исследователи выделили клетки из хряща людей с остеоартритом и без него. Они обнаружили, что временное воздействие на клетки остеоартрита факторов перепрограммирования уменьшило секрецию воспалительных молекул и улучшило способность клеток делиться и функционировать.

В настоящее время исследователи оптимизируют панель перепрограммирования белков, необходимых для омоложения клеток человека, и изучают возможность лечения клеток или тканей без их удаления из организма.

«Несмотря на то, что необходимо проделать еще большую работу, мы надеемся, что однажды у нас будет возможность перезагрузить целые ткани», — сказал Себастьяно. «Но сначала мы хотим убедиться, что это строго проверено в лаборатории и признано безопасным».

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...

Кнопки подписки

Все новости
Новости от Белоглазова Валентина
Новости/AntiAge
Новости/AntiAge от Белоглазова Валентина

События в гинекологии

Похожие новости