Остарелите човешки клетки могат да бъдат подмладени чрез технология на стволови клетки
Според ново проучване на изследователи от Медицинския факултет на Станфордския университет, възрастните човешки клетки могат да се подмладят, след като бъдат стимулирани да експресират редица протеини, участващи в ембрионалното развитие. Нещо повече, изследователите установиха, че възрастните мишки възвърнаха младостта си, след като мускулните стволови клетки бяха подложени на лечение с подмладяване с протеини и впоследствие бяха трансплантирани обратно в тялото.
Изследването е публикувано на 24 март 2020 г. в Nature Communications.
Протеини, известни още като Фактори на Яманака, обикновено се използват за трансформиране на възрастна клетка в индуцирана плурипотентна стволова клетка. Индуцираните плурипотентни стволови клетки могат да се трансформират в почти всеки тип клетки в тялото, превръщайки се във важен компонент на регенеративната медицина и помагайки за откриването на нови лекарства.
Резултатите от проучването показват, че стимулирането на остарелите човешки клетки да експресират тези протеини обръща много от молекулните признаци на стареене, което прави клетките, подложени на лечение, подобни на младите клетки. Ако възрастните клетки се трансформират в индуцирани плурипотентни стволови клетки, те стават млади и плурипотентни.
Трансформацията на възрастни клетки в плюрипотентни клетки се извършва чрез многократно излагане за период от около 2 седмици на поредица от протеини, участващи в ранното ембрионално развитие. Механизмът включва ежедневното, краткосрочно въвеждане на пратеник РНК в клетките на възрастни, което подпомага синтеза на протеини Yamanaka. С течение на времето тези протеини трансформират възрастни клетки в клетки, подобни на младите, плюрипотентни, ембрионални клетки, от които произхождат. По време на процеса клетките губят предишната си памет, влизайки в по-младо състояние.
Наскоро учените се опитват да разберат дали излагането на възрастни клетки на протеини Yamanaka в продължение на дни, а не седмици може да предизвика подмладяване, без да индуцира тяхната плюрипотентност. През 2016 г. изследователи от Института за биологични изследвания Salk в Калифорния установиха, че експресията на 4-те фактора Яманака при морски свинчета удължена продължителност на живота с до 20%, не е ясно дали това се отнася и за човешкия вид. Изследователите в новото проучване искаха да знаят дали застаряващите човешки клетки ще реагират по същия начин и дали отговорът ще се появи в няколко клетъчни типа или ще бъде валиден за множество тъкани. Те разработиха метод за използване на информационна РНК за временно изразяване 6 фактора за препрограмиране, от които 4 фактора Yamanaka и 2 допълнителни протеина от човешката кожа и кръвоносни съдове. Тъй като информационната РНК бързо се разгражда в клетките, изследователите успяха да контролират продължителността на сигнала.
След това изследователите сравняват моделите на генна експресия на третирани клетки и контролни клетки, получени от възрастни възрастни, с нетретирани клетки от млади хора. Клетките на възрастните хора показаха след само 4 дни признаци на обръщане на процеса на стареене, през което време те са били изложени на фактори за препрограмиране. Докато нелекуваните стареещи клетки експресират по-високи нива на гени, свързани с известни пътища на стареене, третираните остарели клетки са по-подобни на младите клетки. Също така, третираните клетки изглеждаха около 1 година и половина до 3 години и половина по-млади отколкото нелекувани клетки. Най-голямата разлика във възрастта е в кожните клетки на възраст 3 години и половина и в клетките на кръвоносните съдове на възраст 7 години и половина.
След това учените сравняват няколко признака на стареене (включително метаболизма на съединенията или елиминирането на продуктите от клетъчното разграждане) с клетките на младите хора, третирани стари клетки и нелекувани остарели клетки. Резултатите показаха значително подмладяване на всички признаци на стареене.
Последният експеримент, който изследователите направиха, беше свързан мускулни стволови клетки. Когато трансплантират третираните мускулни стволови клетки обратно на морските свинчета, животните възвръщат мускулната сила, наблюдавана при по-млади мишки.
Не на последно място учените са изолирали клетки в хрущяла на хора със и без остеоартрит и резултатите показаха, че временното излагане на остеоартритните клетки на фактори за препрограмиране намалява секрецията на възпалителни молекули, подобрявайки способността на клетките да се делят и функционират.
Въпреки че са необходими много повече изследвания, има надежда, че един ден изследователите ще успеят да преоткрият цели тъкани.