Дослідники з Німеччини змогли значно зменшити молекулярний вік людських клітин у лабораторії. Вони перепрограмували клітини-попередники еритроцитів, отримані від 80-річної людини, у нейральні стовбурові клітини, молекулярні маркери яких відповідали віку менш ніж 20 років. Результати дослідження опублікували в науковому журналі Aging Cell.
Це не означає, що науковці вже навчилися омолоджувати весь організм або повертати молодість людям. Натомість відкриття дає дослідникам можливість детальніше вивчати механізми клітинного старіння та шукати шляхи впливу на них.
Як клітини крові перетворили на нейральні стовбурові клітини
Усі клітини людського організму мають практично однаковий генетичний матеріал, але в процесі розвитку набувають різних функцій. Зазвичай клітина крові не може самостійно перетворитися на нервову клітину.
Однак сучасні методи клітинного перепрограмування дають змогу змінювати спеціалізацію клітин у лабораторії. Команда Університетської клініки Бонна та Боннського університету використала для цього білки, які називають факторами транскрипції. Вони регулюють активність генів і допомагають клітині перейти до іншого стану.
«За допомогою цього методу ми безпосередньо перетворили попередники еритроцитів на нейральні стовбурові клітини», — пояснив професор Олівер Брюстле, директор Інституту реконструктивної нейробіології Університетської клініки Бонна.
Нейральні стовбурові клітини здатні давати початок різним клітинам нервової системи, зокрема нейронам. У попередніх дослідженнях цієї команди вже демонстрували, що отримані таким способом нервові клітини можуть утворювати зв’язки з наявними нейронами після трансплантації в мозок мишей. Проте це ще не доводить ефективності чи безпечності такого підходу для лікування людей.
Як науковці вимірювали омолодження
Щоб оцінити зміни, дослідники аналізували так звані епігенетичні годинники — молекулярні показники, які допомагають визначати біологічний вік клітин. Ідеться про певні хімічні зміни ДНК, зокрема метилювання. Вони не змінюють саму послідовність генетичного коду, але впливають на регуляцію роботи генів. Характер цих змін із віком змінюється, тому їх можна використовувати для оцінювання віку клітини на молекулярному рівні.
Після перепрограмування клітини, отримані від 80-річного донора, продемонстрували епігенетичні показники, характерні для віку менш ніж 20 років. За даними дослідників, приблизно через 50 днів молекулярний вік зменшився більш ніж на шість десятиліть. Утім, це показник стану клітин, а не доказ того, що організм донора став молодшим на 60 років.
Чому повільне омолодження має значення
Раніше вчені вже спостерігали, що перепрограмування може зменшувати епігенетичний вік клітин. Проте традиційний підхід часто передбачав два етапи: спочатку клітини перетворювали на плюрипотентні стовбурові клітини, здатні давати початок багатьом типам клітин, а потім спрямовували їхній розвиток у бік нервової системи.
Команда з Бонна використала пряме перепрограмування — без проміжного плюрипотентного стану. Завдяки цьому омолодження відбувалося поступово, а зміни можна було відстежувати понад 100 днів.
Тривалий процес дає змогу спостерігати, які молекулярні механізми змінюються першими, як відновлюються характерні для молодших клітин ознаки та які чинники можуть прискорювати або сповільнювати цей процес. На думку дослідників, така модель особливо корисна для експериментального вивчення клітинного старіння.
Чи допоможе відкриття в боротьбі з хворобою Альцгеймера
Вік залишається одним із найважливіших чинників ризику нейродегенеративних захворювань, зокрема хвороби Альцгеймера. Тому можливість створювати нейральні стовбурові клітини з різними молекулярними характеристиками може допомогти дослідникам краще зрозуміти, як старіння впливає на нервову систему.
У майбутньому цю модель можна буде використовувати для перевірки речовин, які потенційно впливають на механізми клітинного старіння. Однак наразі йдеться про інструмент для лабораторних досліджень, а не про готову терапію від хвороби Альцгеймера чи універсальний метод омолодження.
У дослідженні брали участь науковці Університетської клініки Бонна, Боннського університету та Рейнсько-Вестфальського технічного університету Аахена. Роботу профінансували, зокрема, програма ЄС Horizon 2020 та Німецький науково-дослідний фонд.
Головне значення відкриття полягає не в обіцянці повернути людям молодість, а в тому, що вчені отримали спосіб спостерігати за клітинним омолодженням упродовж тривалого часу. Це може допомогти розкрити механізми старіння та створити основу для майбутніх досліджень вікових захворювань.