Биологи впервые омолодили человеческие клетки

За старение клетки отвечает множество разнообразных механизмов.

За старение клетки отвечает множество разнообразных механизмов.
Иллюстрация CC0 Public Domain.

Учёные стремятся выяснить, что помогает некоторым людям перешагнуть 110-летний рубеж.

Учёные стремятся выяснить, что помогает некоторым людям перешагнуть 110-летний рубеж.
Фото Pixabay.

За старение клетки отвечает множество разнообразных механизмов.
Учёные стремятся выяснить, что помогает некоторым людям перешагнуть 110-летний рубеж.

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.

Учёные стремятся выяснить, что помогает некоторым людям перешагнуть 110-летний рубеж.

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".