Повернуть время вспять: Солкские ученые обращают вспять признаки старения

Повернуть время вспять: Солкские ученые обращают вспять признаки старения

Новая техника омолаживала органы и помогала животным жить дольше

LA JOLLA — Седые волосы, гусиные лапки, травма, которая заживает дольше, чем когда нам было 20 — столкнувшись с безошибочными признаками старения, у большинства из нас была хотя бы одна фантазия о том, чтобы повернуть время вспять. Теперь ученые из Института Солка обнаружили, что прерывистая экспрессия генов, обычно связанных с эмбриональным состоянием, может обратить вспять признаки старости.

Этот подход, который не только побудил клетки кожи человека в чашке снова выглядеть и вести себя молодыми, также привел к омоложению мышей с болезнью преждевременного старения, устранению признаков старения и увеличению продолжительности жизни животных на 30 процентов. Работа на ранней стадии дает представление как о клеточных факторах старения, так и о возможных терапевтических подходах для улучшения здоровья и долголетия человека.

«Наше исследование показывает, что старение может происходить не в одном направлении», — говорит Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, профессор Лаборатории экспрессии генов Солка и старший автор статьи, опубликованной в номере журнала от 15 декабря 2016 г. Ячейка. «Он обладает пластичностью, и при тщательной модуляции старение может быть обращено вспять».

По мере того, как люди в современном обществе живут дольше, возрастает риск развития возрастных заболеваний. На самом деле данные показывают, что самым большим фактором риска сердечных заболеваний, рака и нейродегенеративных расстройств является просто возраст. Одним из ключей к остановке или обращению вспять старения является изучение клеточного перепрограммирования — процесса, в котором экспрессия четырех генов, известных как факторы Яманаки, позволяет ученым превращать любую клетку в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Как и эмбриональные стволовые клетки, иПСК способны неограниченно делиться и становиться клетками любого типа, присутствующими в нашем организме.

«Мы и другие лаборатории стволовых клеток обнаружили, что когда вы вызываете клеточное перепрограммирование, клетки выглядят моложе», — говорит Алехандро Окампо, научный сотрудник и первый автор статьи. «Следующий вопрос заключался в том, можем ли мы вызвать этот процесс омоложения у живого животного».

Хотя клеточное омоложение, безусловно, кажется желательным, процесс, который работает для лабораторных клеток, не обязательно является хорошей идеей для всего организма. Во-первых, хотя быстрое деление клеток имеет решающее значение для растущих эмбрионов, у взрослых такой рост является одним из признаков рака. С другой стороны, возврат большого количества клеток к эмбриональному статусу у взрослого человека может привести к отказу органов, что в конечном итоге приведет к смерти. По этим причинам команда Солка задалась вопросом, могут ли они избежать рака и улучшить характеристики старения, индуцируя факторы Яманаки в течение короткого периода времени.

Чтобы выяснить это, команда обратилась к редкому генетическому заболеванию под названием прогерия. И мыши, и люди с прогерией демонстрируют множество признаков старения, включая повреждение ДНК, дисфункцию органов и резкое сокращение продолжительности жизни. Более того, химические метки на ДНК, ответственные за регуляцию генов и защиту нашего генома, известные как эпигенетические метки, преждевременно нарушены у мышей и людей с прогерией. Важно отметить, что эпигенетические метки модифицируются во время клеточного перепрограммирования.

Используя клетки кожи мышей с прогерией, ученые на короткое время индуцировали факторы Яманаки. Когда они исследовали клетки, используя стандартные лабораторные методы, клетки продемонстрировали изменение множественных признаков старения без потери своей идентичности клеток кожи.

«В других исследованиях ученые полностью перепрограммировали клетки, вернув их в состояние, подобное стволовым клеткам», — говорит соавтор Прадип Редди, также научный сотрудник Солка. «Но мы впервые показываем, что, выражая эти факторы в течение короткого времени, вы можете сохранить идентичность клетки, обращая вспять возрастные признаки».

Воодушевленные этим результатом, команда использовала тот же метод короткого перепрограммирования во время циклических периодов у живых мышей с прогерией. Результаты были поразительны: по сравнению с необработанными мышами перепрограммированные мыши выглядели моложе; у них улучшилась работа сердечно-сосудистой системы и других органов, и, что самое удивительное, они прожили на 30 процентов дольше, но у них не развился рак. На клеточном уровне у животных наблюдалось восстановление признаков молекулярного старения, которые проявляются не только при прогерии, но и при нормальном старении.

«Эта работа показывает, что эпигенетические изменения, по крайней мере, частично вызывают старение», — говорит соавтор Палома Мартинес-Редондо, еще один научный сотрудник Солка. «Это дает нам захватывающее представление о том, какие пути могут быть нацелены на замедление клеточного старения».

Наконец, ученые Солка сосредоточили свои усилия на нормальных старых мышах. У этих животных циклическая индукция факторов Яманаки привела к улучшению регенерационной способности поджелудочной железы и мышц. В этом случае поврежденные поджелудочная железа и мышцы заживали быстрее у старых мышей, которые были перепрограммированы, что указывает на явное улучшение качества жизни за счет клеточного перепрограммирования.

«Очевидно, что мыши — не люди, и мы знаем, что омолодить человека будет гораздо сложнее», — говорит Изписуа Бельмонте. «Но это исследование показывает, что старение — очень динамичный и пластичный процесс, и поэтому он более поддается терапевтическому вмешательству, чем мы думали ранее».

Исследователи Солка считают, что индукция эпигенетических изменений с помощью химических веществ или малых молекул может быть наиболее многообещающим подходом к омоложению человека. Тем не менее, они предупреждают, что из-за сложности старения эти методы лечения могут пройти до 10 лет до клинических испытаний.

Среди других авторов: Аида Платеро-Луэнго, Фумиюки Хатанака, Томоаки Хисида, Мо Ли, Дэвид Лам, Масакадзу Курита, Эргин Бейрет, Тошикадзу Араока, Эрик Васкес-Феррер, Дэвид Доносо, Хосе Луис Роман, Джинна Сюй и Консепсьон Родригес из Салка. институт; Эстрелла Нуньес Деликадо из Католический университет Сан-Антонио; Габриэль Нуньес из Медицинский факультет Мичиганского университета; Хосеп Мария Кампистол из Госпитальная клиника Барселоны и Изабель Гильен и Педро Гильен из Фонд доктора Педро Гильена.

Работа и вовлеченные исследователи были частично поддержаны Национальные институты здравоохранения Рут Л. Киршштейн Премия Национальной исследовательской службы Индивидуальная постдокторская стипендия, Ассоциация мышечной дистрофии, Фонд Альфонсо Мартина Эскудеро, Фонд Хьюитта, Мемориальный фонд Уэхары, Фонд Номис, чтобы Постдокторская стипендия JSPS для исследований за рубежом, Университет Калифорнии, Сан-Диего, Благотворительный фонд Г. Гарольда и Лейлы Ю. Мазерс, Благотворительный фонд Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли (2012-PG-MED002), Фонд Гленна, Католический университет Сан-Антонио-де-Мурсия (UCAM) и Фонд доктора Педро Гильена.