#НОРИЛЬСК. «Северный город» – Американские и испанские ученые смогли перепрограммировать клетки мышей, в результате чего ткани тела животных омолодились. При этом не было зафиксировано никаких побочных эффектов, сообщает РИА Новости.
Многоклеточные животные организмы имеют в запасе своеобразные ремкоплект – универсальные клетки, способные при определенных условиях превратиться в клетки разных тканей и органов.
При оплодотворении яйцеклетки в первых циклах ее деления возникают тотипотентные – универсальные – клетки. Затем они дифференцируются. Образуются плюрипотентные стволовые клетки, развитие которых может пойти по разным сценариям, затем – унипотентные (специализированные) соматические клетки, которые отвечают за определенные функции. Из унипотентных клеток формируются внутренние органы, сосуды, кожа и другие ткани организма.
Однако какая-то часть незрелых клеток, которые так и не были до конца дифференцированы, сохраняется не только после рождения, но и до конца жизни. Эти клетки вырабатываются в тканях костного мозга и могут при необходимости стать клетками различных органов и тканей. С возрастом содержание в костном мозге стволовых клеток, способных к обновлению, уменьшается, их производство замедляется.
А вот у растений и некоторых низших форм животных существует обратный процесс – дедифференцировка. При этом процессе частично или полностью созревшая дифференцированная клетка возвращается в исходное состояние. Чаще всего это случается при регенерации. Ярким примером может служить выращивание нового растения из укорененного черенка или развитие нового организма из отдельной части тела.
Ученые много лет пытаются запустить этот процесс у человека или хотя бы у лабораторных животных. В 2006 году японцы Синъя Яманака и Кадзутоси Такахаси при помощи четырех белков, которые потом назовут «коктейль Яманаки» – Oct4, c-Myc, Sox2 и Klf4, возвратили дифференцированные соматические клетки, фибробласты из кожи мыши, в плюрипотентное состояние. В 2012-м Синъя Яманака получил за это Нобелевскую премию по биологии и медицине.
Как оказалось, соматические клетки взрослого человека после «перепрограммирования» (под воздействием «коктейля Яманаки») вновь приобретают свойства плюрипотентных стволовых клеток.
Такие клетки – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или ИПСК – могут быть очень перспективны в сфере регенеративной медицины. Они могут создавать клетки любого типа – нейроны, клетки тканей сердца, поджелудочной железы, печени и другие. ИПСК имеют важное преимущество перед эмбриональными стволовыми клетками, которые получают из пуповинной крови и используют для лечения рака, диабета первого типа, ДЦП и множества других тяжелых заболеваний. Это индивидуальность. Ученые надеются со временем научиться управлять их дифференцировкой и выращивать не только новые ткани, но и целые органы. Это устранит риски отторжения при трансплантации, поскольку клетки и изначально будут принадлежать пациенту.
В 2014-м Яманака и Такахаси создали из ИПС-клеток пациентки и удачно пересадили ей же пигментный эпителий сетчатки глаза. В результате в Японии была запущена государственная программа создания банков ИПСК, в которых каждый человек может держать «неприкосновенный запас» собственных стволовых клеток.
Теоретически можно перепрограммировать таким образом любую клетку даже пожилого человека, чтобы использовать ее для радикального омоложения. Это стало понятно из исследований теломеров – концевых участков хромосом, длина которых служит индикатором потенциала здоровья и долголетия. После перепрограммирования теломеры удлинялись, как у эмбриона, а потом по мере дифференцировки ИПСК обратно в соматические клетки снова естественным образом укорачивались до нормы. Омолаживались также митохондрии ИПСК, восстанавливался уровень дыхания, как у молодых клеток.
В 2020-м специалисты Стэнфордского университета с помощью серии экспериментов на мышах доказали, что клетки пожилой особи при воздействии факторов Яманаки омолаживаются так, что становятся неотличимы от настоящих молодых аналогов.
Однако при этом обнаружились побочные эффекты: перепрограммированные клетки легко разрастались в опухоли и часто приводили к аутоиммунным реакциям.
Команда ученых из США и Испании под руководством профессора института Солка Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте поставила перед собой задачу найти дозу воздействия «коктейля Яманаки», которая даст омоложение без побочных эффектов. Результаты исследования недавно были опубликованы в журнале Nature Aging.
Ученым удалось создать генетически модифицированных мышей, ДНК которых в присутствии антибиотика доксициклина запускал экспрессию факторов Яманаки. Мыши были разбиты на возрастные группы: одной группе вводили доксициклин с 12-го по 22-й месяц жизни (с 35 до 70 лет в пересчете на человеческий возраст), другой – с 15-го по 22-й (с 50 до 70 лет), а третьим – в течение одного месяца в возрасте более двух лет (более 80 человеческих).
В результате к концу эксперимента мыши из второй и третьей групп по многим эпигенетическим параметрам напоминали молодых животных. Ярче всего омоложение проявилось в клетках кожи и печени: ускорилась регенерация кожи, в крови снизились уровни метаболических маркеров возрастных изменений, воспаления и стресса. В третьей группе таких изменений не обнаружилось.
Как утверждают авторы исследования, при длительном воздействии ИПСК перепрограммирование клеток не просто останавливает старение, а обращает его вспять. Кроме того, у подопытных животных не было ни одного случая рака, изменения клеток крови или неврологических нарушений.
Ученые намерены продолжить исследования, добиваясь улучшения функций отдельных органов, например сердца или мозга. Они также работают над более безопасными способами доставки факторов генетического омоложения клеток в живой организм.
Ранее мы рассказывали, что, по мнению эксперта, ковид производит в человеческом организме изменения, аналогичные старению на десять лет. Правда, такое «старение» обратимо.
Подписывайтесь на нашу страницу новостей «Северный город Норильск» в Telegram.
