Бавно стареене чрез препрограмиране на клетки Изследвания и научни изследвания и
Нова стратегия удължава живота на мишките и смекчава свързаните с възрастта симптоми.
Получаването на всякакъв тип клетки в чаша на Петри, изучаване на ранните етапи на човешкото развитие или дори генериране на органи в лабораторията са някои от възможностите, които стволовите клетки ни предлагат. Те се определят като тези, които имат способността да регенерират цялостен многоклетъчен организъм. Преди 2006 г. стволовите клетки, използвани в лабораторията, произхождат от ембрионален материал, с очевидните етични ограничения. Поради тази причина откритието на препрограмирането на клетки през 2006 г. революционизира областта на регенеративната медицина.
Постижението е извършено от група изследователи, водени от Шиня Яманака от Университета в Киото, който през 2012 г. получи Нобелова награда за физиология или медицина за това. Екипът показа, че като включи в клетките четири гена, кодиращи молекули, известни оттогава като фактори на Яманака, той може да превърне кожните клетки в етап на плюрипотентност, подобен на този на ембрионалните клетки. Процесът е известен като препрограмиране на клетки и генерираните клетки се наричат индуцирани плюрипотентни стволови клетки. Тези клетки значително разкриха диапазона от възможности в областта на биомедицината. Наред с други приложения, те са били използвани за моделиране на заболявания или за оценка на ефикасността на лекарствата при определени заболявания.
Но преди всичко откритието на препрограмирането на клетки представлява промяна на парадигмата в областта на регенеративната медицина. Възгледът, че ембрионалното развитие е еднопосочен процес, при който плюрипотентните клетки се диференцират и придобиват специфична и необратима клетъчна съдба, е заменен от идеята, че това е ковък и дори двупосочен процес. Препрограмирането разкри, че възрастните или диференцирани клетки, като кожни клетки, могат да се подмладят и да се върнат в етап на плурипотентност, от който те могат да се самовъзобновят и да дадат началото на различни видове клетки, като тези на черния дроб, мускулите или отново кожата.
Този напредък предполага преосмисляне на стареенето, което винаги се е смятало за еднопосочно и неизбежно явление. Ако диференцирана клетка може да се превърне в плюрипотенциална като тази на ембрионите; С други думи, ако се върне към началната си точка, възможно ли е тогава да се подмладят клетките, нещо, което не изисква връщане назад във времето? А цял организъм? Има ли възможност да се забави или обърне стареенето?
В проучвания, ръководени от Хуан Карлос Изписуа Белмонте, в Лабораторията за генна експресия на Института за биологични изследвания Salk в Сан Диего и в които участва един от нас (Васкес-Ферер), беше показано, че периодичното активиране на гореспоменатите фактори от Яманака, обикновено свързан с ембрионален стадий, може да обърне характеристиките на старостта при живи мишки. Резултатите от тези проучвания, публикувани през 2016 г. в Cell и в Trends in Molecular Medicine, не само дават представа за клетъчните механизми, които движат стареенето, но също така сочат към потенциални терапевтични подходи за подобряване на човешкото здраве и дълголетие. Оттогава други по-нови публикации потвърждават решаващата роля на епигенетичните промени в механизма за обръщане на стареенето и се задълбочават в in vivo препрограмирането на специфични клетки на тъканта, за да възстановят загубата на функция и по този начин индиректно удължават продължителността на живота.
Подмладяват клетките in vitro
Стареенето може да се определи като прогресивно влошаване на способността на клетката или организма да се противопоставят на стрес, увреждане или болест. Той представлява най-големият рисков фактор за повечето заболявания: с течение на годините рискът и уязвимостта на страдащите от сърдечно-съдови и невродегенеративни заболявания, рак и затлъстяване, нараства, наред с други заболявания; а също така влошава прогнозата ви. Поради тази причина успехът да се обърне или забави стареенето привлече голямо внимание от научната общност.
Последният напредък в препрограмирането на клетките позволи да се анализира стареенето в лаборатория, както физиологично (поради естествени причини), така и патологично (причинено от заболявания). По този начин фибробластите (вид клетки на съединителната тъкан) са препрограмирани in vitro от лица от столетни или от пациенти с Progeria, заболяване, при което засегнатите бързо стареят от раждането си. Препрограмираните клетки показват подобрение в няколко характеристики на стареенето: концентрацията на протеини, които регулират клетъчното стареене и нивата на оксидативен стрес намаляват, теломерите (краищата на хромозомите) се удължават и епигенетичните белези (химични модификации на ДНК) изчезват. Следователно в лабораторията е постигнато подмладяване на клетките.
Но докато има многобройни проучвания, които показват, че препрограмирането на клетки обръща възрастта на клетките в чашките на Петри, стъпката, включена в препрограмирането на клетките в живи цели организми, е много по-трудно предизвикателство.