В организме около 200 различных типов клеток, но все они могут быть прослежены до стволовых клеток. Прежде чем они дифференцировались в сердце, печень, кровь, иммунные клетки и многое другое, их называли плюрипотентными, то есть они могли стать чем угодно.
Еще в 2006 году Шинья Яманака обнаружил четыре гена, которые, когда их заставляли самовыражаться, отбрасывали клетки обратно в преддифференцированное состояние. Для многих, включая Комитет по Нобелевской премии, который наградил Яманаку Нобелевской премией 2012 года в области медицины, это свидетельствовало о том, что однажды мы действительно сможем изменить естественный процесс старения. Но были значительные проблемы. Включив эти гены, исследователи заставили клетки потерять свою идентичность. Поскольку клетки могут затем перерасти во что угодно, они это делают, и это часто приводит к раку, но также может привести к тому, что клетки не смогут выполнять свою работу, что будет проблематично, если у вас есть клетки сердца или печени.
Исследователи из Института Солка в Ла-Хойя, Калифорния, могут найти решение. В недавней статье в Cell они показали, что они способны побуждать клетки, в том числе клетки человека in vitro и клетки мыши in vivo, вести себя как более молодые клетки, увеличивая продолжительность жизни мышей и упругость клеток человека. Исследование представляет собой важный шаг в нашем понимании старения на клеточном уровне и может со временем указать на методы лечения, основанные на том, как и насколько выражен набор генов, которые контролируют процесс старения.
«Главным понятием здесь является пластичность процесса старения», - говорит Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, профессор Солка и автор исследования. «Представьте, что вы пишете рукопись. В конце вашей жизни, если вы передадите рукопись многим людям, будет много отметок, много дополнений. То, что мы делаем здесь ... устраняет некоторые из этих отметок ».
Бельмонте и его лаборатория нашли умное решение некоторых проблем, вызванных факторами Яманака. Они знали, что когда эти гены были включены, перепрограммирование клеток происходило поэтапно - определенные эффекты происходили в разное время. Они пришли к выводу, что, если вы сможете включать и выключать факторы Яманаки, вы можете остановить процесс до того, как клетки полностью вернутся к плюрипотентности.
Чтобы заставить это работать, они внесли некоторые генетические изменения в лабораторных мышей. У этих мышей эти четыре гена могут быть легко включены или выключены с помощью соединения в воде мышей. Затем они запускали эксперимент циклично, с факторами, включенными на два дня, затем выключенными на пять.
Они опробовали его на двух типах мышей: у некоторых была прогерия, генетическое состояние с быстрым старением, которое сокращает продолжительность их жизни до 16 недель или около того; и некоторые, которые в возрасте естественно до одного года. При лечении мыши с прогерией имели тенденцию жить до 22 или 23 недель (примерно на 30 процентов дольше, чем обычно), а мыши естественного возраста демонстрировали большую устойчивость к мышечному повреждению, метаболическим заболеваниям и другим признакам старения.
«Мы действительно считаем, что эпигенетическая регуляция является одним из главных факторов старения», - говорит Алехандро Окампо, научный сотрудник лаборатории Бельмонте и ведущий автор исследования. «Из-за того, что он динамичный, у вас есть место и возможность не только замедлить его, но и повернуть обратно в более молодое состояние».
Но он добавляет, что работа, которую они проделали до сих пор, заключается скорее в смягчении влияния возраста, чем в обратном порядке. Он сказал, что для этого потребуется вернуть старых мышей в более раннее состояние. «Этот эксперимент намного сложнее, чем мы показали».
Если бы это могло быть сделано, результат мог бы быть очень важным.
«Старение является основным фактором риска для большинства болезней, от которых мы страдаем. Если вы способны замедлить или обратить вспять процесс старения, вы можете оказать большое влияние на эти заболевания », - говорит Окампо. «Мы больше ориентируемся на расширение диапазона здоровья, поэтому мы хотим увеличить количество лет, в течение которых люди будут здоровы».
Но когда исследователи прекратили лечение, последствия быстро исчезли, отмечает Том Рэндо, профессор неврологии в Стэнфорде, который в 2012 году предложил, что эпигенетическое перепрограммирование может быть достигнуто путем отделения омоложения от дедифференцировки, которая приводит к раку и другим проблемы. Он говорит, что исследование Института Солка важно, потому что оно решает эту самую идею.
«Прежде всего, я впечатлен исследованием, не ошибайтесь», - говорит Рандо. «Это действительно делает следующий шаг, от той феноменологии, которую мы наблюдали, и механизмов, которые мы предлагали, к реальному вмешательству, направленному на перепрограммирование, чтобы посмотреть, сможете ли вы это сделать».
Вместо того, чтобы просто перенести ту же работу на людей, лаборатория Бельмонте пытается понять механизмы, с помощью которых работает омоложение. Вы не можете создать трансгенных людей просто для того, чтобы управлять лечением, как это делали на мышах, поэтому они ищут способы использовать химические вещества для того, чтобы делать то же самое, что и факторы Яманака, когда они индуцируются, но применяя циклическое введение они разработали в этом исследовании.
«Это только начало», - говорит Окампо. «Мы только начинаем понимать, что мы можем сделать это, но, конечно, это можно сделать гораздо лучше, когда мы узнаем больше о процессе».
