• Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
101
Прямая трансформация клеток крови в нейроны «омолодила» их на 60 лет
Биология
Растущая нейральная стволовая клетка мыши

Прямая трансформация клеток крови в нейроны «омолодила» их на 60 лет

Технологии работы со стволовыми клетками открывают новые возможности для изучения механизмов развития заболеваний и создания клеточных моделей. Превратив клетки крови напрямую в нейральные стволовые клетки, ученые получили модель «медленного» клеточного омоложения, что позволит детально изучить механизмы, лежащие в основе этого процесса

Наш организм состоит из сотен типов клеток, которые происходят из одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки. Генетический код, «записанный» в ДНК, во всех клетках одинаков. Но в процессе развития каждая клетка приобретает свою специализацию: одни становятся клетками кожи, другие – клетками печени или нейронами, основными клетками нервной системы. В каждом типе клеток включен свой режим работы генов: одни из них «спят», другие работают, но с разной интенсивностью, обеспечивая строго определенный клеточный фенотип.

В норме такая специализация идет только в одну сторону. Исключение – рак, когда клетка опухоли может вернуться в менее зрелое состояние. Но современная наука умеет повернуть вспять биологическое время, возвращая зрелые клетки в состояние индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) либо напрямую превращая один тип клеток в другой.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека. Конфокальная микроскопия с окрашиванием на маркеры плюрипотентности: красный цвет – фактор транскрипции OCT4, зеленый – белок SSEA4, синий – ядра клеток. National Eye Institute/NIH. Public Domain

Исследователи из ФРГ перепрограммировали клетки крови напрямую в клетки нервной системы, инкубируя их в среде с добавлением определенных регуляторных молекул (транскрипционных факторов). Эти регуляторные белки работают в клеточном ядре, регулируя активность генов. Одни участки ДНК становятся активными, другие, наоборот, выключаются, и в результате зрелая клетка полностью меняет свою судьбу.

Для получения нейральных стволовых клеток (iNSC) ученые использовали регуляторные белки SOX2 и cMYC. Исходным материалом стали клетки-предшественники эритроцитов, полученные от доноров разного возраста: от новорожденных до людей старше 100 лет.

Известно, что при классическом перепрограммировании клеток – через промежуточную стадию плюрипотентности – возможно их эпигенетическое (надгеномное) омоложение. Этот процесс оценивают с помощью «эпигенетических часов» – инструментов определения биологического возраста по особенностям метилирования (присоединения метильных групп, -СН3) к определенным участкам ДНК. Такие изменения не меняют последовательность генов, но влияют на активность их «считывания».

Сейчас ученые доказали, что прямое перепрограммирование клеток также сопровождается их эпигенетическим омоложением. Перепрограммированные нейрональные клетки сохранили на ранних пассажах (пересевах) около 13%, а на поздних – только около 5% особенностей метилирования, определявших исходный возраст донора. Проще говоря, в результате молекулярный возраст клеток 80-летнего человека составляет менее 20 лет.

При классическом перепрограммировании эпигенетическое омоложение происходит очень быстро – полное эпигенетическое «обнуление» достигается примерно за 20 дней. Но при прямом превращении клеток крови в iNSC этот процесс шел медленно. Клетки достигали уровня омоложения, соответствующего одной пятой от хронологического возраста, примерно через 7 недель.

При этом исследователи наблюдали эпизодическое проявление молекулярных признаков, характерных для других тканей, таких как почки, сердце и мочеполовая система. Возможно, в процессе прямого перехода к другому типу клетки проходят через состояние, близкое к плюрипотентности. Но чтобы подтвердить это, необходимы дополнительные исследования; также требуется понять, в какой мере приближение к плюрипотентности необходимо для запуска феномена эпигенетического омоложения.

Медленная динамика клеточного омоложения делает iNSC перспективной моделью для поиска факторов, влияющих на скорость процессов омоложения. Кроме того, возможность получать от пожилых доноров нейральные стволовые клетки без выраженных возрастных изменений может иметь значение для дальнейшего развития клеточных технологий.

Фото: https://www.flickr.com

Публикации по теме:

Клетка: из зрелости – в детство

Как писать и переписывать партитуру ДНК

Долголетие: от фантазий к технологиям продления здоровой жизни

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!