Obrátenie biologických hodín! Vedcom sa podarilo omladiť bunky seniora o DESIATKY rokov

Ako informuje portál focus.de, tím z Univerzity v Bonne premenil prekurzorové bunky červených krviniek na kmeňové bunky nervového systému, z ktorých môžu neskôr vzniknúť neuróny. Výsledky výskumu publikovali vo vedeckom časopise Aging Cell. Vedci počas viac než 100 dní sledovali, ako z buniek postupne miznú niektoré typické molekulárne znaky starnutia.

Dva proteíny zmenili smer vývoja buniek

Výskumný tím pod vedením profesora Olivera Brüstleho z Univerzitnej nemocnice v Bonne analyzoval vzorky krvi od 15 ľudí vo veku od narodenia až po 101 rokov. Získal z nich prekurzorové bunky červených krviniek, ktoré následne upravil pomocou špeciálnych vírusov. Tie zabezpečili, aby bunky začali vytvárať dva proteíny s názvami SOX2 a cMYC. Tieto bielkoviny ovplyvňujú aktivitu génov, a tým aj vlastnosti a vývoj buniek. Namiesto toho, aby sa bunky ďalej vyvíjali na červené krvinky, získali vlastnosti nervových kmeňových buniek.

Z nich môžu vznikať neuróny, teda nervové bunky, ale aj niektoré podporné bunky nervového systému. Vedci tak získali model, na ktorom mohli skúmať, ako sa pri zmene bunkového typu menia aj ukazovatele biologického veku.

Už po 12 dňoch vykazovali znaky kmeňových buniek

Prvé výsledky sa objavili pomerne rýchlo. Už po 12 dňoch mali preprogramované bunky typické vlastnosti nervových kmeňových buniek. Zmeny súvisiace s ich biologickým vekom však pokračovali aj potom.

Vedci sledovali takzvané epigenetické hodiny, ktoré odhadujú biologický vek na základe chemických značiek na DNA. Pri novo vytvorených kmeňových bunkách dosahoval nameraný epigenetický vek v priemere približne 13 percent veku darcu. Po dlhšom pestovaní v laboratóriu klesli hodnoty pri niektorých stabilných bunkových líniách dokonca pod päť percent. Približne po 50 dňoch sa podľa výskumníkov podarilo zvrátiť väčšinu sledovaných epigenetických zmien spojených so starnutím. Podobné výsledky zaznamenali aj pri bunkách získaných od ľudí vo veku 87 a 101 rokov.

Zobraziť galériu (2)

Zmeny sa týkali viacerých znakov starnutia

Vedci skúmali, či sa v preprogramovaných bunkách stále nachádzajú typické známky starnutia. Zamerali sa na viacero oblastí vrátane poškodenia DNA, fungovania mitochondrií, bunkového čistenia a štruktúry bunkového jadra.

• Poškodenie DNA: Výskumníci nezaznamenali výrazné rozdiely súvisiace s vekom darcov v sledovaných ukazovateľoch poškodenia genetického materiálu.
• Mitochondrie: Tieto bunkové štruktúry zabezpečujú produkciu energie. Ich skúmané funkcie nevykazovali zjavné zhoršenie spojené s vekom darcov.
• Bunkové čistenie: Mechanizmy, ktorými bunky odstraňujú poškodené súčasti, fungovali aj v preprogramovaných kmeňových bunkách.
• Bunkové jadro: Vedci nezistili typické zmeny jeho štruktúry, ktoré sa spájajú so starnutím.

Výsledky naznačujú, že preprogramovanie dokáže ovplyvniť viacero molekulárnych znakov biologického veku. Neznamená to však, že sa tým automaticky odstránia všetky dôsledky starnutia alebo že bunky získajú všetky vlastnosti mladých buniek.

Omladzovanie pokračovalo aj bez delenia buniek

Ďalšie experimenty priniesli zaujímavé zistenie. Vedci pomocou glycerolu a tymidínu spomalili množenie kmeňových buniek. Napriek tomu ich nameraný epigenetický vek klesal podobne ako pri bunkách, ktoré sa delili bežným tempom. Proces pokračoval aj vtedy, keď sa kmeňové bunky cielene vyvíjali na neuróny. Zrelé nervové bunky sa už nedelili, no aj tak naďalej strácali niektoré epigenetické znaky spojené so starnutím.

To naznačuje, že samotné delenie buniek nie je na pozorovaný efekt nevyhnutné. Vedci však stále skúmajú, ktoré mechanizmy za týmito zmenami stoja. Výrazne sa zmenila aj aktivita génov. Pred preprogramovaním sa mladšie a staršie skupiny darcov líšili v aktivite 1 871 génov. Po 14 dňoch ich bolo už len 20 a v neskoršej fáze iba 12. Výsledky však treba interpretovať opatrne, keďže najmladšiu porovnávaciu skupinu tvorili iba traja novorodenci. Vplyv mohla mať aj samotná premena krvných buniek na bunky nervového systému.

Mohol výskum pomôcť pri Alzheimerovej chorobe?

Jednou z oblastí, kde by nový postup mohol nájsť využitie, je výskum Alzheimerovej choroby. Vek patrí medzi jej najvýznamnejšie rizikové faktory a vedci potrebujú lepšie pochopiť, aké molekulárne zmeny sa v nervových bunkách postupne hromadia. Laboratórne vytvorené neuróny by mohli umožniť podrobnejšie skúmať procesy súvisiace so starnutím a testovať účinky rôznych látok. Vedci by tak mohli zisťovať, ktoré zlúčeniny dokážu zmeny epigenetického veku urýchliť alebo naopak spomaliť.

Výskum má však aj svoje obmedzenia. Epigenetické hodiny nezachytávajú všetky procesy biologického starnutia a výsledné hodnoty môže ovplyvniť aj samotná zmena bunkového typu. Nervové tkanivo navyše môže pri takýchto meraniach vykazovať nižší vek než krv. Výsledky mohli ovplyvniť aj rozdielne koncentrácie kyslíka počas laboratórneho pestovania buniek.

Napriek tomu ide o zaujímavý krok v skúmaní bunkového starnutia. Vedci zatiaľ neponúkajú liečbu Alzheimerovej choroby ani spôsob, ako omladiť človeka, no ich metóda by v budúcnosti mohla pomôcť lepšie pochopiť, prečo bunky starnú a ako tento proces ovplyvňuje vznik niektorých ochorení.