Wehikuł czasu na ratunek starzejących się komórek

wpis w: Homo sapiens, Wszystkie | 0

Możliwe jest odmłodzenie komórek, eliminując markery epigenetyczne wieku – tak wykazano za pomocą nowego badania przeprowadzonego zarówno in vitro na ludzkich i mysich komórkach, jak i na komórkach żywych myszy, cierpiących na rzadką formę przedwczesnego starzenia się, które to w ten sposób mogą odzyskać zdrowie i długowieczność. Rezultat ww. badania jest niezwykle obiecujący, ale jego autorzy wypowiadają się z wielką ostrożnością na temat możliwych efektów terapeutycznych.

Wskazówki zegara starzenia się komórek mogą być zatrzymane, a nawet cofnięte do tyłu, dzięki technikom manipulacji genetycznej, stosowanych w zakresie komórek macierzystych. Taki wniosek płynie z badania przeprowadzonego na komórkach ludzi i mysz hodowlanych oraz in vivo na myszach laboratoryjnych przez naukowców z Instytutu Salka, pod kierownictwem Juana Carlosa Izpisua Belmonte, podpisujących się pod artykułem opublikowanym w czasopiśmie Cell.

Poprawa warunków życia i postęp medycyny zwiększyły średnią długość życia, ale wraz ze starzeniem się społeczeństwa wzrasta ryzyko zapadania na różne choroby. W rzeczy samej, wyniki badań epidemiologicznych wykazały jednoznacznie, że głównym czynnikiem ryzyka chorób serca, raka i chorób zwyrodnieniowych jest po prostu wiek.

W związku z tym, nabiera znaczenia zrozumienie tego, co dzieje się z upływem czasu na najbardziej elementarnym poziomie organizmu, ściśle związanym z procesami genetycznymi i komórkowymi.

Eksperyment Belmonte i jego współpracowników wpisuje się w bogaty nurt badań nad przeprogramowywaniem komórek, pozwalającym na „przewinięcie taśmy czasu” jakiejkolwiek komórki, przywracając ją do pierwotnego stadium jej ewolucji, tzn. do indukowanej pluripotencjalnej komórki macierzystej (IPSC), za pomocą manipulacji czterema genami, znanymi jako czynniki Yamanaka. Pluripotencjalna komórka macierzysta, z kolei, może dojrzewać na tyle, aby stać się każdego rodzaju komórką w organizmie, jak ma to miejsce w przypadku zarodkowej komórki macierzystej.

Belmonte i jego koledzy postanowili zanalizować interakcję pomiędzy starzeniem się i przeprogramowywaniem komórek, na przykładzie rzadkiej choroby genetycznej o nazwie progeria, znanej również jako zespół Hutchinsona-Gilforda, powodującej przedwczesne starzenie się organizmu.

Zarówno w przypadku myszy, jak i ludzi, choroba objawia się na poziomie genetycznym i cząsteczkowym zmianą markerów epigenetycznych, odpowiedzialnych za regulację ekspresji genów. Co jednak ważniejsze, te markery epigenetyczne są zmieniane podczas przeprogramowania komórek. Wobec tego naukowcy wprowadzili czynniki Yamanaka do komórek mysich i do ludzkich komórek skóry, ale tylko na krótki czas.

„W innych badaniach naukowcy całkowicie przeprogramowali komórki, aby przywrócić je do stadium indukowanej pluripotencjalnej komórki macierzystej, my natomiast wykazaliśmy, że ekspresja czynników Yamanaka pozwala na krótki czas usunąć markery starzenia się, zapobiegając jednak utracie przez komórki ich tożsamości komórek skóry”, wyjaśnił Pradeep Reddy, pierwszy z wym. autorów przedmiotowego badania.

Zachęceni uzyskanym wynikiem, zespół kalifornijskich naukowców zastosował tą samą metodę krótkiego przeprogramowania genetycznego u myszy cierpiących na progerię. Wynik był zaskakujący, ponieważ przeprogramowane myszy wyglądały na młodsze – funkcjonalność ich układu sercowo-naczyniowego, jak również innych organów, poprawiła się, nie zapadały na nowotwory, a przede wszystkim ich przeżywalność wzrosła średnio o 30 procent. Ponadto, na poziomie komórkowym, zwierzęta odzyskały oznaki cząsteczkowego starzenia się, które uległy modyfikacji, nie tylko w progerii, ale także w normalnym starzeniu się.

„Nasze badanie pokazuje, że starzenie się nie jest procesem, który musi iść koniecznie tylko w jednym kierunku, ma on bowiem plastyczność pozwalającą, przy odpowiedniej modulacji, go odwrócić”, podsumował Belmonte. „Nasza praca badawcza pokazuje, że zmiany epigenetyczne warunkują, przynajmniej po części, starzenie się. Otwiera to bardzo obiecującą drogę do podejmowania prób opóźnienia starzenie się komórek, chociaż potrzeba jeszcze wielu lat, aby móc myśleć o przeprowadzaniu eksperymentów na ludziach”.

Źródło: Cell
Grafika artykułu: dailymail.co.uk
Grafika w treści: porównanie komórek mięśniowych myszy przed (po lewej) i po (z prawej) procesie odmładzania komórek (Juan Carlos Izpisua Belmonte Lab/Salk Institute, via Le Scienze)