Биологи впервые омолодили человеческие клетки

Учёные впервые вернули молодость человеческим клеткам с помощью белков, которые обычно превращают их в стволовые. Тем временем другая научная группа впервые получила стволовые клетки из клеток донора старше 110 лет, чтобы открыть тайны долголетия.

Повернуть время вспять

В процессе развития эмбриона играют важную роль особые белки – факторы Яманаки. Что случится, если заставить зрелую человеческую клетку вырабатывать эти вещества? Если вынуждать её делать это в течение примерно двух недель, получится индуцированная плюрипотентная стволовая клетка (ИПСК).

Она весьма напоминает эмбриональную. Во-первых, у ИПСК устранены многие последствия клеточного старения, которому подвергалась исходная клетка. То есть создание ИПСК – это в буквальном смысле омоложение. Во-вторых, она может превратиться в клетку любой ткани или органа, как эмбриональная. К слову, за технологию создания ИПСК Джон Гёрдон (John Gurdon) и Синя Яманака (Shinya Yamanaka) в 2012 году получили Нобелевскую премию.

Дело в том, что факторы Яманаки стирают химические метки, нанесённые на ДНК. При этом удаляется вредный "мусор", который накапливается с возрастом. Однако попутно исчезают и маркеры, указывающие клетке, кто она есть на этом свете: мышечная, нервная или ещё какая-нибудь. Так "подопытная" превращается в плюрипотентную стволовую клетку.

Можно ли использовать этот метод лишь наполовину, омолодив зрелую человеческую клетку, но не превращая её в стволовую? Именно это и выясняли авторы научной статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.

Биологи разработали метод, позволяющий инициировать синтез нужных белков на строго ограниченное время. В клетку вводится специальная РНК, которая и играет роль команды на выработку факторов Яманаки. При этом она довольно быстро разлагается, и синтез этих веществ прекращается.

Исследователи заставляли несколько типов человеческих клеток, взятых от взрослых доноров, вырабатывать нужные белки. Это воздействие продолжалось несколько дней, а не недель, как нужно для создания ИПСК.

Эксперимент показал, что клетки действительно помолодели и по многим признакам были неотличимы от своих более молодых аналогов.

Прежде всего речь о картине экспрессии генов. Напомним, что в человеческой клетке далеко не все гены работают (экспрессируются). В частности, активность некоторых вредных участков ДНК сдерживается контролирующими системами, но с возрастом последние выходят из строя. Эти злокозненные гены начинают своё чёрное дело. С этим печальным явлением связаны многие механизмы старения.

Оказалось, что уже после четырёх дней ежедневных сеансов омоложения с помощью факторов Яманаки картина экспрессии генов в клетках начала "откатываться назад".

Затем специалисты подсчитали количество метильных групп (-CH3), присоединившихся к ДНК. С возрастом их накапливается всё больше, и это тоже один из факторов старения. По этому признаку обработанные клетки были на 1,5-3,5 года "моложе" своих ровесников.

Учёные проанализировали также несколько других параметров. В их числе были способность клеток к усвоению питательных веществ и уборке "клеточного мусора". Почти все рассмотренные свойства значительно "помолодели".

Кроме того, биологи воздействовали своим "эликсиром молодости" на клетки человеческого хряща, поражённого остеоартритом. В результате уменьшилась выработка веществ, связанных с воспалением, и улучшилась способность клеток делиться и функционировать.

Наконец, учёные омолодили стволовые клетки мыши. Они использовали не "новорождённые" стволовые клетки, а прошедшие уже несколько делений и успевшие несколько постареть. Кроме того, это были не плюрипотентные клетки, способные превратиться в "кирпичики" любой ткани, а предшественники мышечных клеток.

После инъекции этих омоложенных клеток в мускулы пожилых мышей те восстановили силу, присущую молодым особям.

Теперь биологи планируют разработать оптимальный "белковый коктейль" для омоложения человеческих клеток.

Спроси у клеток долгожителя, как

Тем временем другая научная группа впервые получила ИПСК из клеток донора старше 110 лет. Это исследование описано в статье, опубликованной в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.

Во всём мире сейчас живёт только 28 человек, перешагнувших 110-летний рубеж. Как им удалось не стать жертвой типичных возрастных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые патологии или рак? Есть ли в их организме нечто особенное или им просто случайно повезло? Ответа никто не знает.

В поисках разгадки биологи взяли клетки у 114-летней женщины и получили из них ИПСК. Той же процедуре подверглись клетки здорового 43-летнего донора и восьмилетнего ребёнка, страдающего прогерией (болезнью, вызывающей преждевременное старение). Затем ИПСК были преобразованы в мезенхимальные стволовые клетки. Последние могут быть предшественниками клеток костной, жировой и хрящевой ткани.

Задачей исследования было выяснить, есть ли какие-либо различия в создании стволовых клеток из проб, взятых у этих доноров.

Эксперимент показал, что отличий почти нет. Клетки 114-летнего донора превратились в ИПСК так же охотно, как и их более молодые "коллеги". Правда, когда речь шла о долгожительнице, несколько меньшая доля клеток получила новые теломеры.

Учёные надеются, что ИПСК, полученные из тканей 114-летней женщины, станут ценным инструментом для будущих исследований.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о способах замедлить старение клетки. Также мы рассказывали, как В МГУ обнаружили "рубильник старения".