W organizmie jest około 200 różnych rodzajów komórek, ale wszystkie można prześledzić z powrotem do komórek macierzystych. Zanim różnicowali się na serce, wątrobę, krew, komórki odpornościowe i wiele innych, nazywano ich pluripotencjalnymi, co oznacza, że mogą stać się kimkolwiek.
W 2006 roku Shinya Yamanaka odkrył cztery geny, które zmuszone do wyrażania siebie powróciły komórki do ich wcześniej zróżnicowanego stanu. Dla wielu, w tym Komitetu Nagrody Nobla - który przyznał Yamanace nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 2012 r. - było to wskazanie, że naprawdę możemy pewnego dnia odwrócić naturalny proces starzenia się. Ale były znaczące problemy. Włączając te geny, naukowcy spowodowali utratę tożsamości komórek. Ponieważ komórki mogą następnie wyrosnąć na wszystko, robią to, co często skutkuje rakiem, ale może również powodować, że komórki nie wykonają swojej pracy - problematyczne, gdy masz komórkę serca lub wątroby.
Naukowcy z Salk Institute w La Jolla w Kalifornii mogą mieć rozwiązanie. W niedawnym artykule w Cell wykazali, że byli w stanie indukować komórki, w tym komórki ludzkie in vitro i komórki mysie in vivo, aby zachowywały się jak komórki młodsze, zwiększając żywotność myszy i odporność komórek ludzkich. Badania stanowią ważny krok w naszym rozumieniu starzenia się na poziomie komórkowym i mogą z czasem wskazywać na terapie oparte na tym, jak i czy wyrażany jest zestaw genów kontrolujących proces starzenia.
„Główną koncepcją jest plastyczność procesu starzenia się” - mówi Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor w Salk i autor opracowania. „Wyobraź sobie pisanie manuskryptu. Pod koniec życia, jeśli przekażesz rękopis wielu osobom, będzie wiele znaków, wiele dodatków. To, co tu robimy ... eliminuje niektóre z tych znaków. ”
Belmonte i jego laboratorium opracowali sprytne obejście niektórych problemów spowodowanych czynnikami Yamanaka. Wiedzieli, że po włączeniu tych genów przeprogramowywanie komórek przebiegało stopniowo - pewne efekty występowały w różnych momentach. Uznali, że jeśli możesz włączyć lub wyłączyć czynniki Yamanaka, możesz zatrzymać proces, zanim komórki cofną się aż do pluripotencji.
Aby to zadziałało, wprowadzono pewne zmiany genetyczne u myszy laboratoryjnych. U tych myszy te cztery geny mogą być łatwo włączane lub wyłączane przez związek w wodzie myszy. Następnie przeprowadzali eksperyment w cyklach, z czynnikami włączonymi na dwa dni, a następnie wyłączonymi na pięć.
Wypróbowali to na dwóch typach myszy: niektóre z progerią, szybko starzejącą się chorobą genetyczną, która skraca ich żywotność do około 16 tygodni; i niektóre, które starzeją się naturalnie do roku. W trakcie leczenia myszy z progerią miały tendencję do życia do 22 lub 23 tygodni (około 30 procent dłużej niż normalnie), a naturalnie starzejące się myszy wykazywały większą odporność na uszkodzenie mięśni, choroby metaboliczne i inne cechy starzenia.
„Naprawdę uważamy, że regulacja epigenetyczna jest jednym z głównych czynników starzenia się” - mówi Alejandro Ocampo, pracownik naukowy w laboratorium Belmonte i główny autor badania. „Ze względu na to, że jest dynamiczny, masz miejsce i możliwość nie tylko spowolnienia go, ale także przywrócenia go do młodszego stanu”.
Dodaje jednak, że dotychczasowa praca polegała bardziej na łagodzeniu skutków starzenia się niż na odwracaniu go. Mówi, że zrobienie tego wymagałoby przywrócenia starych myszy do wcześniejszego stanu. „Ten eksperyment jest znacznie bardziej skomplikowany niż to, co pokazaliśmy”.
Jeśli można to zrobić, wynik może być bardzo ważny.
„Starzenie się jest głównym czynnikiem ryzyka większości chorób, na które cierpimy. Jeśli jesteś w stanie spowolnić lub odwrócić proces starzenia, możesz mieć ogromny wpływ na te choroby ”, mówi Ocampo. „Koncentrujemy się bardziej na wydłużeniu okresu zdrowia, dlatego chcemy przedłużyć liczbę lat, w których ludzie są zdrowi”.
Ale kiedy naukowcy przestali dostarczać leczenie, efekty szybko minęły, zauważa Tom Rando, profesor neurologii z Stanford, który zaproponował w 2012 r., Że przeprogramowanie epigenetyczne można osiągnąć poprzez oddzielenie odmłodzenia od odmienności prowadzącej do raka i innych problemy. Mówi, że badania Instytutu Salk są ważne, ponieważ dotyczą właśnie tego pomysłu.
„Przede wszystkim jestem pod wrażeniem tego badania, nie popełnijcie błędu”, mówi Rando. „Naprawdę robi ten następny krok, od fenomenologii, którą obserwowaliśmy i mechanizmów, które proponowaliśmy, po prawdziwą interwencję, której celem jest przeprogramowanie, aby sprawdzić, czy dasz radę to zrobić”.
Zamiast przekształcać tę samą pracę w ludzi, laboratorium Belmonte próbuje zrozumieć mechanizmy działania odmładzania. Nie możesz stworzyć transgenicznych ludzi tylko po to, aby zastosować leczenie, tak jak robili to na myszach, więc szukają sposobów na użycie chemikaliów do robienia tych samych rzeczy, które robią te czynniki Yamanaka, gdy są indukowane, ale stosując Cykliczne podawanie opracowali w tym badaniu.
„To dopiero początek” - mówi Ocampo. „Dopiero zaczynamy dostrzegać, że możemy to zrobić, ale oczywiście można to zrobić o wiele lepiej, gdy wiemy więcej o tym procesie”.
