Ученые пытаются обратить вспять процесс старения с помощью нового подхода

Фото из открытых источников

Старение меняет функции клеток, и эта медленная трансформация может привести к образованию рубцов, слабости и отказу органов. Теперь ученые видят способ вернуть некоторые клетки к более здоровым функциям, что вселяет надежду на лечение возрастных заболеваний. Результаты исследования опубликованы в The National Library of Medicine.

В организме человека ткани сохраняют свою функциональность, поскольку каждая клетка сохраняет свою четкую идентичность и следует инструкциям, заложенным в ее генетическом материале.

В лаборатории Altos Labs исследователи отслеживали, как старение размывает эти инструкции во многих органах и типах клеток.

Работу возглавил Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, специалист по перепрограммированию клеток и восстановлению тканей. Сосредоточившись на потере идентичности, команда рассматривала старение не как износ, а скорее как неправильные инструкции.

В одной из статей сравнивались закономерности активности генов в образцах, полученных от пожилых людей, и было обнаружено, что аналогичный процесс наблюдается при многих заболеваниях.

Сдвиг мезенхимы проявился в клетках, которые должны были оставаться узкоспециализированными.

В клетках активировались гены, связанные с эластичностью поддерживающей ткани, и это изменение может привести к утолщению органов и замедлению заживления.

Поскольку сигнал появлялся одновременно во многих местах, исследователи начали рассматривать старение как системную проблему.

Сдвиг мезенхимы не был редкой особенностью одного органа, поскольку он усиливался при заболеваниях, вызывающих рубцевание или воспаление тканей. Более высокие уровни соответствовали прогрессированию заболевания и снижению выживаемости, что делало эту закономерность трудноигнорируемой в медицинских данных.

Эта взаимосвязь наблюдалась более чем в 40 типах тканей человека и при 20 различных заболеваниях, включая почечную недостаточность и рубцевание легких.

Поскольку авторы работали в одной компании, независимым группам потребуется подтвердить, в каких случаях это отклонение действительно предсказывает результаты.

Чтобы проверить, являлся ли этот дрейф причиной вреда, исследователи заставили замолчать нескольких главных генов-контроллеров, связанных с программой образования рубцов.

Затем клетки вновь обрели эпигенетические метки — химические метки, которые управляют включением или выключением генов, — которые стали больше напоминать признаки молодости.

Этот ответ позволил предположить, что дрейф был не просто повреждением, поскольку изменение нескольких переключателей влияло на многие нижележащие гены.

Тем не менее, эксперимент проводился в контролируемых условиях, а реальные органы добавляют иммунные сигналы, гормоны и создают неудобную временную зависимость.

Другой подход был направлен на восстановление функций клеток без стирания их памяти, поскольку ткани разрушаются, когда слишком много клеток перезагружаются.

Это частичное перепрограммирование, кратковременная активация факторов, изменяющих структуру генов, уменьшило дрейф мезенхимы до того, как клетки начали вести себя как стволовые клетки.

В крупном обзоре было описано, как полное перепрограммирование стирает клеточную идентичность, поэтому целью стало определение более безопасного диапазона.

Благодаря выявлению положительных эффектов до того, как клетки переставали функционировать должным образом, исследование указало на возможности лечения, которое сбрасывает сигналы старения, сохраняя при этом структуру клеток в целости.

Более ранние исследования на животных уже показали, что кратковременные всплески одной и той же генной программы могут изменять биологические процессы, связанные со старением.

В одном эксперименте повторные импульсы улучшили показатели старения и продлили жизнь у мышей с моделью быстрого старения.

В более позднем исследовании, проведенном на обычных мышах с использованием более длительных режимов лечения, были выявлены более молодые молекулярные паттерны в почках и коже.

Эти результаты укрепили уверенность в том, что тщательный подбор дозировки может помочь, но они также показали, как легко можно переборщить с перепрограммированием.

Процесс перепрограммирования по-прежнему трудно контролировать, поскольку те же изменения, которые обновляют клетки, могут также толкать их к хаосу.

Если слишком много клеток одновременно теряют свою идентичность, ткани могут начать функционировать неправильно, а бесконтрольное деление повышает риск развития рака.

Разработчикам также необходимо решить проблему доставки, поскольку генная терапия должна достигать нужных клеток и вовремя отключаться.

«Восстановление и поддержание здоровья клеток — одна из самых амбициозных и важных задач нашего времени», — сказал Бельмонте.

Когда исследователи начинают проводить испытания на людях, они часто выбирают органы, куда врачи могут вводить небольшие дозы и внимательно наблюдать за эффектами.

В рамках зарегистрированного клинического исследования планировалось применение однократной дозы ER-100 для лечения глаукомы и некоторых повреждений зрительного нерва.

Такой выбор был оправдан, поскольку инъекции в глаз позволяют сохранить результат локально, а проверка зрения может выявить незначительные изменения в течение нескольких месяцев.

Даже при безупречной репутации в отношении безопасности, переход от лечения глаз к лечению всего тела потребует более строгого контроля и более длительного наблюдения.

Если дрейф мезенхимы является распространенным явлением старения, то его обращение вспять может уменьшить образование рубцов и продлить срок здоровой работы органов.

«Причиной многих заболеваний, в том числе и возрастных, является ухудшение состояния клеток», — сказал Бельмонте.

Эта новая модель дрейфа дала исследователям конкретную цель, и она может помочь в разработке лекарств, которые вместо этого будут подавлять процессы образования рубцов.

Ни один отдельный процесс обновления не остановит старение, но выявление одного общего процесса может помочь врачам лечить несколько заболеваний с помощью одной стратегии.

В совокупности эти исследования связали измеримое изменение в поведении клеток со старением, а затем показали способы его замедления.

Дальнейшие шаги будут зависеть от безопасной доставки и независимого воспроизведения, поскольку любая терапия, переписывающая клеточные программы, сопряжена с неотъемлемыми рисками.