211service.com
Przewijanie zegara dla starzejących się komórek
Wydaje się, że przywrócenie komórek skóry osób z chorobą przedwczesnego starzenia się do bardziej embrionalnego stanu przezwycięża defekt molekularny w tych komórkach. Osoby cierpiące na tę chorobę mają nienormalnie krótkie telomery, powtarzający się odcinek DNA, który obejmuje chromosomy i kurczy się przy każdym podziale komórki, nawet u zdrowych ludzi.
Starzejące się komórki: Wydaje się, że przeprogramowanie komórek skóry od pacjentów z chorobą przedwczesnego starzenia się wydłuża telomery (kolor zielony), powtarzające się sekwencje DNA, które pokrywają chromosomy (kolor niebieski). Długość telomerów jest miarą starzenia się komórek i określa, ile razy komórka może się podzielić.
Naukowcy ze Szpitala Dziecięcego w Bostonie odkryli, że przeprogramowanie komórek skóry przy użyciu technologii indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych wydłużyło telomery w komórkach. Proces przeprogramowania aktywował enzym telomerazę, który odpowiada za utrzymanie telomerów. Badanie zostało dzisiaj opublikowane w internetowej wersji czasopisma Natura .
Badania uzupełniają wcześniejsze odkrycia sugerując, że zwiększenie aktywności enzymu telomerazy może przynieść korzyści pacjentom z zaburzeniami przedwczesnego starzenia. Badanie dostarcza również nowego narzędzia do badania telomerazy, enzymu, który jest bardzo interesujący dla naukowców zajmujących się zarówno starzeniem się, jak i rakiem. Uważa się, że skracanie się telomerów przez całe życie jest związane ze starzeniem się. A nieprawidłowa aktywacja telomerazy w komórkach rakowych pozwala im na niekontrolowaną proliferację. Chociaż naukowcy wiedzieli już, że przeprogramowanie może wydłużyć telomery w komórkach zdrowych ludzi, nie było jasne, czy to samo może się zdarzyć w komórkach z wadliwą telomerazą.
Telomeraza jest najbardziej aktywna w komórkach macierzystych, pozwalając tym komórkom zachować długość telomerów i dzielić się w nieskończoność. Telomery zróżnicowanych komórek, takich jak komórki skóry, skracają się z każdym podziałem komórkowym, ograniczając ich żywotność. (Odkrycie enzymu w latach 80. zostało nagrodzone w zeszłym roku Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny).
Osoby z chorobą przedwczesnego starzenia się zwaną dyskeratozą wrodzoną często mają wady genetyczne w jednym z trzech składników telomerazy, powodując szereg nieprawidłowości, w tym w skórze, krwi i przewodzie pokarmowym. Najbardziej śmiertelną wadą jest niezdolność do uzupełnienia różnych typów komórek krwi, prowadząca do przedwczesnej śmierci z powodu infekcji lub krwawienia. Wiemy, że komórki od tych pacjentów rosną bardzo słabo w kulturze w porównaniu z normalnymi komórkami, mówi Inderjeet Dokal , lekarz z Barts and The London School of Medicine and Dentistry w Londynie, który zidentyfikował pierwsze geny leżące u podstaw choroby, ale nie był zaangażowany w nowe badania. Choroba, która jest dość rzadka, zyskała szersze zainteresowanie dzięki rosnącemu skupieniu się na nauce o telomerach i ich roli w starzeniu się.
W nowym badaniu Suneet Agarwal , lekarz i naukowiec ze Szpitala Dziecięcego, wraz ze współpracownikami pobrali komórki skóry od trzech pacjentów z chorobą i zmodyfikowali je genetycznie, aby wytworzyły zestaw genów, które wyzwalają przeprogramowanie, przywracając komórki do stanu embrionalnego. Z zaskoczeniem odkryli, że przeprogramowane komórki rosły i dzieliły się, a ich telomery wydłużały się wraz z kolejnymi podziałami.
Pokazują, że mogą odmłodzić komórki, mówi Lorenz Studer , lekarz i naukowiec z Memorial Sloan-Kettering Cancer Center w Nowym Jorku, który nie był zaangażowany w badania. Defekt enzymu telomerazy wydaje się być tłumiony lub pomijany podczas przeprogramowania, co prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego pacjenci radzą sobie całkiem dobrze we wczesnych stadiach życia, mówi. Pacjenci nadal mają tę samą mutację, czy to w [komórce skóry], czy w komórce iPS, ale mutacja objawia się tylko w komórce zróżnicowanej.
Naukowcy odkryli, że przeprogramowanie wydaje się aktywować określony składnik enzymu telomerazy, odkrycie, które mają nadzieję wykorzystać do opracowania nowych metod leczenia tej i innych chorób związanych z telomerazą. Agarwal ma nadzieję, że poszuka leków wzmacniających enzym.
Choroba ta jest idealnym przypadkiem do klinicznego zastosowania odmłodzonych telomerami dorosłych komórek macierzystych lub terapii z wykorzystaniem komórek iPS, ponieważ pierwotny defekt niedoboru telomerazy nie musi być korygowany, jeśli funkcja telomerazy może być tymczasowo stymulowana na tyle, aby wydłużyć telomery. Kathleen Collins , biolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, w e-mailu. Ta praca pokazuje, że stan iPS robi dokładnie to.
Odkrycia są wczesnym przykładem potencjału indukowanego pluripotencjalnego przeprogramowania komórek, technologii opracowanej po raz pierwszy w 2007 roku jako narzędzie do badania chorób u ludzi. Technika, w której inżynieria genetyczna lub chemikalia są wykorzystywane do aktywacji genów, które normalnie ulegają ekspresji w komórkach embrionalnych, pozwala naukowcom tworzyć komórki macierzyste od pacjentów cierpiących na różne choroby. Istnieje nadzieja, że zróżnicowanie tych komórek w typ komórek dotkniętych chorobą umożliwi naukowcom badanie mechanizmów molekularnych, które ją wywołują.
Studer wskazuje, że nowe badania mogą rzucić światło na to, jak wiek lub stan telomerów komórki może wpływać na to, jak manifestuje się ona konkretna choroba. Na przykład nie jest jeszcze jasne, czy komórki pochodzące od pacjentów z chorobą związaną z wiekiem, taką jak choroba Parkinsona lub Alzheimera, będą wykazywać oznaki choroby wkrótce po przeprogramowaniu, czy też komórki muszą przechodzić proces starzenia się poprzez szereg podziałów komórkowych. dokładniej odzwierciedlać dolegliwości związane z wiekiem.