Sekret wiecznej młodości? Naukowcy opracowują nową technikę odmładzania komórek skóry i twierdzą, że mogą cofnąć zegar starzenia o 30 LAT

To marzenie kobiet – i mężczyzn – od wieków. Teraz naukowcy twierdzą, że znaleźli sposób na odwrócenie procesu starzenia się ludzkiej skóry.

Naukowcy z Cambridge ujawniają, że przeprogramowali komórki skóry osób w wieku 38 i 53 lat, aby uczynić je „młodszymi” o 30 lat.

Procedura cofa zegar starzenia się dalej niż poprzednie procedury przeprogramowania, nie uszkadzając komórek.

Naukowcy twierdzą, że mogą nawet częściowo przywrócić funkcje utracone w starszych komórkach.

Choć badania są wciąż na wczesnym etapie, odkrycia mogą ostatecznie zrewolucjonizować medycynę regeneracyjną, zwłaszcza jeśli uda się je odtworzyć w innych typach komórek i innych tkankach organizmu – twierdzą naukowcy.

Starzenie się komórek w eksperymentachstał się bardziej podobny do komórek skóry zwanych fibroblastami, które wytwarzają kolagen – białko spajające ciało i utrzymujące je w sile.

Liczba fibroblastów w ludzkiej skórze stopniowo maleje wraz z wiekiem. Komórki te również kurczą się wraz z wiekiem.

Nowe odkrycia mogą prowadzić do opracowania ukierunkowanego podejścia do leczenia starzenia, które może „zrewolucjonizować” medycynę regeneracyjną – twierdzą naukowcy.

Nowe badania przeprowadzono w Babraham Institute, instytucie badawczym zajmującym się naukami przyrodniczymi w Cambridge, i opublikowano w czasopiśmie e-Życie.

„Nasze wyniki stanowią ogromny postęp w rozumieniu przeprogramowania komórek” – stwierdziła dr Diljeet Gill z Babraham Institute.

„Udowodniliśmy, że komórki można odmłodzić bez utraty ich funkcji i że odmładzanie ma na celu przywrócenie niektórych funkcji starym komórkom.

„Fakt, że zaobserwowaliśmy również odwrócenie wskaźników starzenia się w genach związanych z chorobami, jest szczególnie obiecujący dla przyszłości tej pracy”.

Wraz z wiekiem funkcjonalność komórek maleje, a genom – ich wzór DNA – wzbogaca się oznakami starzenia.

Biologia regeneracyjna ma na celu naprawę lub wymianę komórek, nawet tych starych.

Jednym z najważniejszych narzędzi biologii regeneracyjnej jest nasza zdolność do tworzenia „indukowanych” komórek macierzystych.

Jednak proces ten zasadniczo usuwa komórki z ich funkcji, dając im potencjał do przekształcenia się w dowolny typ komórki.

Praca pierwotnie wynika z prac prowadzonych w Instytucie Roslin w Edynburgu w latach 90. XX wieku nad przekształceniem komórki sutkowej pobranej od sześcioletniej owcy w zarodek.

Projekt ten doprowadził do powstania owcy Dolly, pierwszego ssaka sklonowanego z dorosłej komórki somatycznej.

Prace Dolly pokazały, że geny w jądrze dojrzałej komórki nadal są w stanie powrócić do embrionalnego stanu totipotencjalnego, co oznacza, że ​​komórka może się dzielić, tworząc wszystkie komórki zwierzęcia.

Otworzyło to drogę laureatowi Nagrody Nobla, dr Shinyi Yamanace, który w 2007 roku jako pierwszy naukowiec przekształcił normalne komórki spełniające określone funkcje w komórki macierzyste, które mają szczególną zdolność przekształcania się w komórki dowolnego typu.

Metoda ta, zwana IPS, trwa około 50 dni i wykorzystuje cztery kluczowe cząsteczki zwane czynnikami transkrypcyjnymi Yamanaka – Oct4, Sox2, Klf4 i cMyc.

Nowa metoda Instytutu Babraham, zwana przejściowym przeprogramowaniem fazy dojrzewania, wystawia komórki na działanie czynników Yamanaka przez zaledwie 13 dni zamiast 50.

W tym momencie komórki nie zamieniły się jeszcze w embrionalne komórki macierzyste, ale zostały „odmłodzone”, jakby były 30 lat młodsze.

Częściowo przeprogramowanym komórkom dano czas na wzrost w normalnych warunkach, aby obserwować, czy powróciły ich specyficzne funkcje komórek skóry.

Analiza genomu wykazała, że ​​komórki odzyskały markery charakterystyczne dla komórek skóry (fibroblasty), co potwierdziła obserwacja produkcji kolagenu w przeprogramowanych komórkach.

Aby wykazać, że komórki uległy odmłodzeniu, naukowcy szukali zmian w cechach starzenia.

Naukowcy zbadali kilka mierników wieku komórek. Pierwszym z nich jest zegar epigenetyczny, w którym znaki chemiczne obecne w genomie wskazują wiek.

Drugi to transkryptom, wszystkie odczyty genów wytwarzane przez komórkę.

Zespół stwierdził, że dzięki tym dwóm pomiarom przeprogramowane komórki pasowały do ​​profilu komórek, które były o 30 lat młodsze w porównaniu z referencyjnymi zbiorami danych.

Techniki tej nie można od razu przełożyć na praktykę kliniczną, ponieważ PD zwiększa ryzyko raka.

Na razie kolejne etapy badań obejmują zrozumienie dokładnego mechanizmu, który umożliwił to częściowe przeprogramowanie, ale ostatecznie można je zastosować w terapiach komórkowych w sytuacjach, w których wiek komórek ma znaczenie, np.: B. w gojeniu się skóry po oparzeniach.

Potencjalne zastosowania tej techniki zależą od tego, czy komórki nie tylko będą wyglądać młodziej, ale także będą funkcjonować jak młode komórki.

Fibroblasty wytwarzają kolagen, cząsteczkę znajdującą się w kościach, ścięgnach i więzadłach skóry, która pomaga strukturyzować tkanki i leczyć rany.

Naukowcy z Instytutu Babraham odkryli, że odmłodzone fibroblasty wytworzyły więcej białek kolagenowych w porównaniu z komórkami kontrolnymi, które nie przeszły procesu przeprogramowania.

Fibroblasty przemieszczają się również do obszarów wymagających naprawy, dlatego naukowcy przetestowali częściowo odmłodzone komórki, tworząc sztuczne nacięcie w warstwie komórek w naczyniu.

Odkryli, że poddane leczeniu fibroblasty wnikały w szczelinę szybciej niż starsze komórki, co stanowi obiecujący znak, że pewnego dnia mogą powstać komórki, które będą lepiej goić rany.

Naukowcy chcą także sprawdzić, czy nowa metoda działa na inne tkanki, takie jak mięśnie, wątroba i komórki krwi.

W przyszłości badania te mogą otworzyć także inne możliwości terapeutyczne; Naukowcy zaobserwowali, że ich metoda miała również wpływ na inne geny powiązane z chorobami i objawami związanymi z wiekiem.

Zarówno gen APBA2, który jest powiązany z chorobą Alzheimera, jak i gen MAF, który odgrywa rolę w rozwoju zaćmy, wykazały zmiany w kierunku młodzieńczych poziomów transkrypcji.

Mechanizm udanego tymczasowego przeprogramowania nie jest jeszcze w pełni poznany i stanowi kolejny element układanki do zbadania.

Naukowcy spekulują, że kluczowe regiony genomu zaangażowane w tworzenie tożsamości komórki mogą uniknąć procesu przeprogramowania.

Profesor Wolf Reik, lider grupy programu badań epigenetycznych, który niedawno objął kierownictwo Instytutu Altos Labs w Cambridge, powiedział: „Ta praca ma bardzo ekscytujące implikacje.

„Być może będziemy w stanie zidentyfikować geny, które odmładzają się bez przeprogramowywania i namierzyć je tak, aby zmniejszyć skutki starzenia się.

„To podejście obiecuje cenne odkrycia, które mogą otworzyć niesamowite horyzonty terapeutyczne”.

Profesor Reik opowiada BBC że określenia eliksir młodości czy pigułka przeciwstarzeniowa nie są do końca absurdalne.

„Technikę tę zastosowano na genetycznie zmodyfikowanych myszach i zaobserwowano pewne oznaki odmłodzenia” – powiedział.

„Jedno badanie wykazało oznaki odmłodzenia trzustki, co jest interesujące ze względu na jej potencjał w walce z cukrzycą”.