Учёным удалось омолодить клетки кожи на 30 лет

, Открытия  •  126


Желание быть моложе почти вездесуще в нашем обществе. Если "моложавый" физический облик - одна из целей, то другая - возможность остановить прогрессирующее угасание клеточных механизмов, переносчиков заболеваний, будь то хронические, нейродегенеративные и т.д. Кроме того, население мира стареет. По данным Организации Объединенных Наций, к 2050 году каждый шестой человек в мире будет старше 65 лет (16%) по сравнению с каждым одиннадцатым в 2019 году (9%). Недавно исследователи разработали новый метод, позволяющий обратить вспять старение человеческих клеток на 30 лет, что стало революцией в регенеративной медицине. Старение - это непрерывный и прогрессивный процесс естественных изменений, который начинается в раннем зрелом возрасте. В начале среднего возраста многие функции организма начинают постепенно снижаться. Таким образом, с биологической точки зрения старение является результатом накопления широкого спектра молекулярных и клеточных повреждений с течением времени. Это приводит к постепенному ухудшению физических и умственных способностей, повышению риска заболеваний и, в конечном итоге, к смерти. Эти изменения не являются ни линейными, ни регулярными и не сильно связаны с количеством лет. Однако, хотя старение неизбежно, на него можно повлиять. Именно поэтому регенеративная медицина дает большие надежды. Регенеративная медицина направлена на ремонт, замену или регенерацию отказавших генов, клеток или органов для восстановления нормальной функции. Поэтому она способна обратить вспять возрастные изменения. Лечение включает в себя пересадку восстанавливающих клеток в поврежденный участок пациента. Когда эти клетки внедряются в орган-мишень (или рядом с ним), они сами выполняют работу, восстанавливая здоровую ткань. Эти восстанавливающие клетки называются стволовыми.

Проще говоря, это неспециализированные - недифференцированные - клетки, способные к бесконечному самообновлению и порождению, в зависимости от среды, в которую они погружены, различных клеток, составляющих ткань. Методика получения этих клеток представляет собой процесс преобразования соматических клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs). Для этого необходимо взять практически любую клетку взрослого человека и генетически перепрограммировать ее так, чтобы она стала плюрипотентной, то есть способной бесконечно размножаться и дифференцироваться во все типы клеток, составляющих взрослый организм - как эмбриональная стволовая клетка. К сожалению, эти клетки iPSC в результате многочисленных этапов, необходимых для их перепрограммирования, теряют некоторые из своих специфических функций, приобретаемых с возрастом. Они часто напоминают скорее фетальные клетки, чем зрелые клетки взрослого человека. Недавно группа исследователей из Института Бабрахама в Камдбридже разработала метод перепрограммирования клеток, позволяющий сделать их биологически более молодыми, но при этом способными восстанавливать свои специализированные клеточные функции. Исследование было опубликовано в журнале eLife. С целью сохранить особенности клеток, сделав их более молодыми, исследователи опираются на работу Синья Яманака, который в 2007 году стал первым ученым, продемонстрировавшим способность превращать нормальные клетки в стволовые. Этот процесс занимает около 50 дней с использованием четырех ключевых молекул, известных как "факторы Яманаки". Это техническое достижение принесло ему Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года. Кроме того, последние работы показали, что эпигеном - набор изменений в клетке, которые изменяют экспрессию генов без изменения основной последовательности ДНК - омолаживается уже на первом этапе перепрограммирования (фаза созревания). Это говорит о том, что полное перепрограммирование iPSC не является необходимым для того, чтобы обратить вспять старение соматических клеток. Поэтому исследователи использовали донорские дермальные фибробласты среднего возраста, чтобы выяснить, когда нужно остановить процесс перепрограммирования. Сначала они подвергли их воздействию факторов Яманаки и обнаружили, что клетки временно утратили, а затем вновь обрели свою идентичность фибробластов всего через 13 дней. Это может быть связано с эпигенетической памятью на уровне активаторов и/или постоянной экспрессией определенных генов фибробластов. Этот новый метод называется "переходное перепрограммирование фазы созревания". Является ли старение вопросом хронологического или биологического возраста?

Доктор Дильжит Гилл, постдокторант лаборатории Вольфа Рейка в Институте (который выполнял работу в качестве аспиранта), объясняет в пресс-релизе: "Наше понимание старения на молекулярном уровне продвинулось за последнее десятилетие, что привело к появлению методов, позволяющих исследователям измерять возрастные биологические изменения в клетках человека. Мы смогли применить это в нашем эксперименте, чтобы определить степень перепрограммирования в нашем новом методе". Чтобы проверить, был ли процесс регенерации успешным, они исследовали так называемые эпигенетические часы и транскриптомы. Последняя соответствует всем молекулам информационной РНК клетки, репликам генов, находящихся в клетке в активном состоянии. Со своей стороны, эпигенетические часы — это математическая модель, которая предсказывает возраст путем измерения уровней метилирования ДНК в различных участках генома. Следует отметить, что метилирование ДНК - это процесс, при котором к молекуле ДНК добавляются метильные группы, что может изменить функцию гена без изменения основной последовательности ДНК. Такое метилирование ДНК необходимо для здорового роста и развития клеток, и на него влияют образ жизни и факторы окружающей среды. Поэтому эпигенетические часы могут быть использованы для оценки биологического возраста ткани, типа клеток или органа путем сравнения "возраста метилирования ДНК" (или биологического возраста) с хронологическим возрастом в различных тканях. По обоим показателям перепрограммированные клетки соответствовали профилю клеток, которые были на 30 лет моложе, чем эталонные наборы данных. Последствия для регенеративной медицины Впоследствии анализ показал, что клетки восстановили маркеры, характерные для клеток кожи, в том числе наблюдалась выработка коллагена в перепрограммированных клетках. Фибробласты производят коллаген. Эта молекула присутствует в костях, сухожилиях и связках кожи, помогает структурировать ткани и заживлять раны. Исследователи обнаружили, что омоложенные фибробласты производили больше коллагена, чем контрольные клетки (которые не подвергались процессу перепрограммирования).

Кроме того, in vivo фибробласты перемещаются в области, которые нуждаются в восстановлении. Затем исследователи проверили эту способность на частично омоложенных клетках. Для этого они срезают слой клеток, подобно разрезу на коже. Они обнаружили, что обработанные ими фибробласты быстрее перемещались в пространстве, чем старые клетки. Исследователи отмечают, что это многообещающий знак для будущей возможности создания клеток, способных лучше заживлять раны. Наконец, упомянутый выше анализ транскриптома показал признаки омоложения двух конкретных генов, вовлеченных в возрастные заболевания и симптомы: гена APBA2, связанного с болезнью Альцгеймера, и гена MAF, который играет роль в развитии катаракты. Профессор Вольф Рейк, возглавлявший исследование, сказал: "Эта работа имеет очень интересные последствия. В конечном итоге мы сможем определить гены, которые омолаживают организм без перепрограммирования, и специально нацелить их на те, которые уменьшают последствия старения". Действительно, хотя механизм переходного перепрограммирования еще не до конца понятен, ученые полагают, что ключевые участки генома, участвующие в формировании идентичности клеток, могут избежать процесса перепрограммирования. Гилл заключает: "Наши результаты представляют собой большой шаг вперед в нашем понимании клеточного перепрограммирования. Мы показали, что клетки могут быть омоложены без потери их функций, и что омоложение направлено на восстановление некоторых функций старых клеток. Тот факт, что мы также наблюдали обратное изменение показателей старения в генах, ассоциированных с заболеваниями, является особенно многообещающим для будущего этой работы".

Автор: new-science.ru

Заглавное фото из открытых источников

Подпишитесь на нас Вконтакте, Одноклассники

Загрузка...

Рекомендуем почитать

Новости партнеров