Естественият процес на стареене води до дисфункция на тъканите и развитие на различни заболявания.

 

На клетъчно ниво, стареенето е свързано с намалена функция, променена генна експресия и нарушен епигеном.


 

Повечето изследвания, насочени към обръщане на ефектите от стареенето, се фокусират върху препрограмирането на соматичните клетки в индуцирани плурипотентни стволови клетки.

 

Този подход обаче е придружен от загуба на клетъчна диференцияция, която е трудно да се придобие отново.

 

Новодиференцираните клетки не постигат същата ефективност, както зрелите клетки.

 

Методът, разработен наскоро от екипа на Babraham Institute, дава възможност да се заобиколи този проблем.

 

Клетки, които се подмладяват

Един от най-важните инструменти в регенеративната биология е способността да се създават индуцирани плурипотентни стволови клетки чрез препрограмиране на всяка възрастна стволова клетка в тялото – пробив, приписван на японския изследовател Шиня Яманака.

 

През 2007 г. той е първият, който трансформира соматичните клетки в плурипотентни стволови чрез процес, включващ четири специфични молекули - транскрипционни фактори, наречени „фактори Яманака“, които се намират в ембрионалните стволови клетки.

 

Този процес на дедиференциране, който продължава около петдесет дни, се състои в изтриване на отличителните белези, които правят клетките специализирани в една или друга функция.

 

На теория, тези стволови клетки след това имат потенциала да се превърнат във всеки тип клетки, но учените все още не могат да пресъздадат надеждно условията за повторно диференциране на клетките във всички клетъчни типове.

 

Последните проучвания показват, че епигеномът вече е подмладен от фазата на съзряване и препрограмиране, което предполага, че пълното препрограмиране в индуцирани плурипотентни стволови клетки не е необходимо за обръщане на стареенето на соматичните клетки.

 

На тази основа изследователите са разработили ​​преходното препрограмиране във фазата на съзряване, чрез което частично подмладените клетки временно губят функцията си, но успяват да я възстановят - вероятно благодарение на епигенетичната памет.

 

Вместо да се изтрие напълно идентичността на клетката, става въпрос за прекъсване на препрограмирането по средата на процеса, при което клетките са изложени на факторите Яманака само за 13 дни.

 

В края на този период промените, свързани с възрастта, наистина са „изтрити“, следователно клетките се подмладяват, но те не са загубили напълно своята идентичност.

 

Клетките все още „помнят“ това, за което са били предназначени.

 

Изследователите предполагат, че ключови области на генома, участващи в оформянето на клетъчната идентичност, ще избегнат процеса на препрограмиране тук.

 

Гени, свързани със заболяванията на стареенето

Този подход е тестван върху дермални фибробласти – клетките, които поддържат структурата на дермата и осигуряват нейната гъвкавост – от донори на средна възраст.

 

Измерванията на клетъчната възраст са потвърдили, че няколко елемента са били подмладени с около 30 години, включително целия транскриптом - всички РНК, присъстващи в клетките и епигеном - съвкупността от всички епигенетични модификации в генома.

 

По-обширното препрограмиране не води непременно до подмладяване, а по-скоро показва, че съществуват подходящи времеви интервали за подмладяване на транскриптома и епигенома, посочват изследователите в списанието eLife.

 

Подмладяването надхвърля всички опити за преходно препрограмиране, докладвани досега.

 

Клетките са били възвърнали характерните маркери на фибробластите и са показали същите способности като младите клетки -  произвеждали са повече колагенови протеини, в сравнение с контролните клетки, които не са били преминали през процеса на препрограмиране.

 

В проучвания, насочени към симулиране на зарастването на кожни наранявания, подмладените клетки са показали характеристики и функции, подобни на това на младите дермални клетки, а именно - бърза миграция към увреденото място, което предполага, че това изследване може да служи и като основа за създаване на по-ефективни методи за заздравяване на рани.

 

Тези дермални клетъчни анализи показват, че е възможно да се отдели подмладяването от пълното препрограмиране на плурипотентността, което би трябвало да улесни откриването на нови гени и терапии против стареене.

 

Изследователите също така са установили, че техният метод също има ефект върху определени гени, участващи в заболявания, свързани с възрастта: гена APBA2, свързан с болестта на Алцхаймер, и гена MAF, който играе роля в развитието на катаракта.

 

Референции:

https://www.science-et-vie.com/corps-et-sante/une-nouvelle-technique-permet-de-rajeunir-des-cellules-de-la-peau-de-30-ans-68135

https://elifesciences.org/articles/71624