Исследователи Института Бабрахама разработали метод “временного скачка” клеток кожи человека на 30 лет, обратив вспять время старения клеток без потери их специализированных функций. Работа исследователей в рамках программы Института по изучению эпигенетики позволила частично восстановить функции старых клеток, а также омолодить молекулярные показатели биологического возраста. Исследование, опубликованное в журнале eLife, может произвести революцию в регенеративной медицине.
Известно, что по мере старения клеток их способность функционировать снижается, а в геноме накапливаются следы старения. Регенеративная биология направлена на восстановление или замену клеток, в том числе старых. Одним из важнейших инструментов регенеративной биологии является способность создавать “индуцированные” стволовые клетки.
Этот процесс является результатом нескольких этапов, на каждом из которых стираются некоторые признаки, делающие клетки специализированными. Теоретически, эти стволовые клетки могут стать клетками любого типа, но ученым пока не удалось достоверно воссоздать условия, при которых стволовые клетки могут передифференцироваться во все типы клеток.
Новый метод преодолевает проблему полного стирания идентичности клеток, останавливая часть процесса перепрограммирования. Это позволило исследователям найти точный баланс между перепрограммированием клеток, делающим их биологически более молодыми, и восстановлением их специализированных клеточных функций.
В 2007 году Шинья Яманака стал первым ученым, который превратил нормальные клетки, выполняющие определенную функцию, в стволовые клетки, обладающие особой способностью превращаться в любой тип клеток. Полный процесс перепрограммирования стволовых клеток занимает около 50 дней с использованием четырех ключевых молекул, называемых факторами Яманаки. Новый метод, названный “переходным перепрограммированием фазы созревания”, подвергает клетки воздействию факторов Яманаки всего за 13 дней.
В этот момент устраняются возрастные изменения, и клетки временно теряют свою идентичность. Частично перепрограммированным клеткам дали время вырасти в нормальных условиях, чтобы проследить, восстановилась ли их специфическая функция клеток кожи. Анализ генома показал, что клетки восстановили маркеры, характерные для клеток кожи (фибробластов), и это было подтверждено наблюдением за производством коллагена в перепрограммированных клетках.
Чтобы показать, что клетки омолодились, исследователи обратили внимание на изменения в признаках старения.
Исследователи рассмотрели несколько показателей клеточного возраста. Первый – эпигенетические часы, где химические метки, присутствующие в геноме, указывают на возраст. Второй – транскриптоме, все генные чтения, производимые клеткой. По этим двум показателям перепрограммированные клетки соответствовали профилю клеток, которые были на 30 лет моложе, чем эталонные наборы данных.
