Вчені змусили клітини оновлюватись за допомогою епігенетичного перепрограмування. Це безпрецедентний випадок, оскільки їм вдалось подовжити життя миші з передчасним старінням на 30% у порівнянні з контрольними тваринами.
Щоби цього досягти, дослідники використали метод індукованих стовбурових клітин або iPSCs. Вони змогли перепрограмувати клітини шкіри до початкового, ембріонального стану, коли вони можуть з легкістю змінити свій тип та стати іншою частиною організму. У новому дослідження вчені показали можливості методу не тільки оновлювати клітини, а й продовжувати життя живих тварин.
Історичні експерименти провели дослідники з Інституту біології Солка.
В інших роботах вчені повністю репрограмували клітини до стану стовбурових клітин… Ми вперше показали, що посилюючи ці фактори на короткий термін, ви можете підтримувати ідентичність клітин та, водночас, відновити вікові зміни.
– розповідає Прадіб Редді з Інституту біології Солка.
iPSC у 2006 році розробив японський дослідник Шинія Яманака. Він помітив, що диференційовані клітини, які вже визначились за своїм функціональним призначенням, можна змусити повернутись до такого собі “ембріонального” стану стовбурових клітин, якщо активувати чотири окремі гени. Ця четвірка згодом отримала назву “фактори Яманакі“.
Проблема полягала у тому, що повернення клітин до ембріонального стану викликало критичні ускладнення. У 2013 – 2014 рр. вчені встановили, що ін’єкції iPSC викликають у тварин розвиток ракових пухлин або відмову органів через втрату клітинної ідентичності та функціональності.
Розвиток техніки iPSC прокоментував виданню The Guardian епігенетик з Університету Кембриджа Вольф Реїк:
Вочевидь, у цьому є логіка. iPSC перезапускає годинник, повертаючи стрілку на нульову позначку. Повернення до нуля, до ембріонального стану, мабуть, не є бажаним результатом, тож, ви запитуєте: куди саме ми хочемо повернутись “у минуле”?
Схоже, самий такий хід думок змусив дослідників з Університету Солка замислитись про часткове перепрограмування. Вони вирішили не активувати гени Яманаки на довгий термін, до трьох тижнів, коли клітини втрачають свою спроможність диференціюватися на інші типи. Натомість, вони індукували гени на три-чотири дні.
Демонстрація ефекту епігенетичного репрограмування на прикладі м’язової тканини мишей. На фото зліва: порушення механізму відновлення м’язів у старих мишей. Фото праворуч: відновлення м’язових клітини, які пройшли перепрограмування. Джерело: Інститут Солка
У результаті, вони отримали диференційовані клітини – клітини шкіри залишались клітинами шкіри, однак, вони не повертались до стану стовбурових клітин, а стали новими, молодшими версіями себе.
Дослідники запевняють, що часткове перепрограмування дозволило їм позбавитись епігенетичних відмітин – вікового зносу днк, який збільшується у клітинах під впливом навколишнього середовища та інших факторів. З часом ці відмітини стають все більш виразними та відбиваються на ефективності клітин. Саме це погіршення ми бачимо назовні та сприймаємо як старіння.
Довше життя та покращення фізичного стану
Миші з прогерією – генетичною вадою передчасного старіння – піддавались епігенетичному перепрограмуванню та жили протягом 24 тижнів. Інші миші з прогерією, які не отримували терапію, жили всього 18 тижнів. Ці результати говорять на користь гіпотези вчених. Епігенетичне втручання призвело також до покращення функціонування органів мишей, зокрема їхніх серцево-судинних систем.
Вочевидь, миші – це не люди, і нам буде набагато важче обернути старіння у когось з нас.
– каже Хуан Бельмонт з Університету Солка –
Однак це дослідження демонструє, що старіння є дуже динамічним та пластичним процесом, і тому виникає набагато більше можливостей терапевтичного втручання, ніж ми думали раніше.
Автори роботи залишаються дуже оптимістичними. Вони вже починають працювати над пошуком молекул, які могли б замінити фактори Яманаки, та більш цілеспрямовано змінювати окремі типи тканин, впливаючи окремо на кістки, м’язи або шкіру.
Така терапія навряд стане доступною завтра, але не схоже, що до неї ще багато років. Вчені прогнозують клінічні дослідження на людях протягом наступних 10 років.