Новости всё Наука - iCity.life Томск

Ученые впервые применили метод клеточного репрограммирования для обращения вспять процесса клеточного старения живого организма. В качестве подопытных использовались специальные лабораторные мыши, у которых наблюдалась форма преждевременного старения. Метод клеточного репрограммирования показал 30-процентный прирост времени жизни, по сравнению с контрольными грызунами.

Сам метод подразумевает использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые позволяют ученым репрограммировать клетки кожи до базового, фактически эмбрионального (стволового) состояния. После этого ИПСК можно «запрограммировать» на рост в иной вид клеток организма. В рамках новых исследований ученые показали, что метод репрограммирования клеток эффективно работает не только в случае использования извлеченных клеток, но и в случае его реального использования в живых организмах.

«В рамках предыдущих исследований ученые полностью перепрограммировали клетки до их первородного состояния. Однако мы впервые показали, что этот процесс можно заметно ускорить и при этом сохранить клеточную идентичность даже в условиях реверса процессов возрастных признаков», — говорит Прадип Редди из Института биологических исследований Солка (США).

Метод использования ИПСК был разработан японским ученым Синья Яманакой в 2006 году, когда он обнаружил, что дифференцированные клетки (клетки, приобретшие окончательные черты строения) могут возвращаться в раннее состояние стволовых клеток благодаря индукции экспрессии четырех генов, получивших впоследствии название «факторов Яманаки». За свою работу японский ученый был удостоен Нобелевской премии.

Несмотря на то, что это репрограммировние клеток до состояния стволовых может звучать в общем понимании, как омоложение организма, метод несет за собой негативные эффекты. Исследования 2013 и 2014 годов показали, что индукция ИПСК в живых животных может носить для последних фатальный результат. При утрате идентификации у взрослых клеток, существенно возрастает риск развития раковых образований и отказа работы внутренних органов.

«Разумеется, на это есть своя причина. В плюрипотентных клетках сбиваются и возвращаются назад их часы старения. Возврат к началу, к состоянию стволовой клетки, это, возможно, не совсем то, что вам нужно. Поэтому логично задаться вопросом: а насколько сильно необходимо возвращаться назад?», — говорит специалист по эпигенетике Вольф Райек из Кэмбриджского университета, не принимавший участия в обсуждаемом сегодня исследовании.

Это натолкнуло ученых из Солка на использование метода частичного репрограммирования. Вместо обычного процесса обработки факторами Яманаки, который может занимать до 4 недель, они ограничились 2-4 днями. Ученые посчитали, что после такого скоротечного процесса клетки кожи не возвратятся в свое первоначальное состояние стволовых клеток, сохранив тем самым свою идентичность, но при этом произойдет процесс их омоложения. Прежде всего их внутренней структуры: очистятся накопившиеся за время жизни эпигенетические маркеры ДНК. Эти маркеры позволяют клеткам адаптироваться в текущим условиям и адекватно реагировать на их изменения.

Согласно некоторым гипотезам, избыточное накопление этих маркеров приводит в движение множество процессов старения. Они как рукописные пометки в книге, мешающие чтению исходного текста.

«К концу жизни в организме образуется очень много таких маркеров, что затрудняет для клеток их прочтение», — говорит Изписуа Бельмонт, один из ученых, принимавших участие в этом исследовании.

Для проверки своей гипотезы ученые решили провести эксперимент с участием лабораторных мышей, страдающих редким наследственным генетическим заболеванием прогерией – преждевременным старением. В результате эксперимента выяснилось, что мыши с частичным перепрограммированием клеток в среднем живут 24 недели, в то время как контрольные мыши с тем же наследственным заболеванием, но без «лечения» — всего 18 недель.

«Сейчас сложно с полной определенностью сказать, почему одни мыши жили дольше», — говорит Палома Мартинез-Редондо, еще один член исследовательской команды.

«Но мы знаем, что обработка этих факторов индуцирует изменения в эпигеноме, что приводит к увеличению тонуса как на клеточном, так и на общем уровне организма».

В дополнение к более продолжительному циклу жизни у прошедших «лечение» мышей наблюдалось общее улучшение функционального состояния сердечно-сосудистой системы и других органов. При применении метода на здоровых мышах без прогерии тоже наблюдалось улучшение в работе органов, однако сейчас слишком рано говорить, повлиял ли метод на их долгожительство, так как мыши до сих пор живы.

Несмотря на многообещающие результаты, реальный успех в этом направлении стал виден только сейчас, поэтому говорить о каком-то использовании метода на людях пока слишком рано. Тем не менее успешный эксперимент на мышах подводит ученых к желанию и надежде, что однажды селективный метод обработки факторов Яманаки можно будет применять и в человеческих случаях.

«Разумеется, мыши – это не люди. И мы прекрасно понимаем, что в случае с человеком процесс омоложения может оказаться гораздо сложнее. Однако наше исследование показывает, что старение – это не только динамический, но и очень гибкий процесс, и в будущем может появиться больше терапевтических возможностей, способных на него повлиять», — комментирует Бельмонт.

Сейчас команда ученых планирует сосредоточить свое внимание на создание молекул, способных имитировать факторы Яманаки. На их базе ученые планируют проверить возможность омоложения определенных тканей и органов.

Подобные методы омолаживания вряд ли будут доступны «уже завтра», однако реально успешные результаты исследований, о которых мы сегодня говорили, дают надежду на то, что до такого будущего мы вполне способны дожить.

«Вещества, являющие триггером описываемых реакций, в будущем могут быть представлены, например, в виде кремов или инъекций в кожу, мышцы или кости. Если все сложится так, как хотелось бы, то вполне возможно, что первые испытания на людях могут начаться уже лет через 10».