Исследователи превратили старые клетки крови в молодые клетки мозга

Фото из открытых источников

Исследователям из Университетской клиники Бонна и Боннского университета удалось значительно омолодить человеческие клетки в пробирке. Для этого они напрямую перепрограммировали предшественники эритроцитов в стволовые клетки, из которых можно получить нейроны. В ходе этого процесса были сброшены молекулярные часы, указывающие на возраст клетки. Например, клетки крови 80-летнего человека были преобразованы в стволовые клетки с молекулярным возрастом менее 20 лет. Поскольку этот процесс омоложения происходил очень медленно, он хорошо подходит для более детального изучения лежащих в его основе механизмов. Результаты опубликованы в журнале Aging Cell.

В человеческом организме содержатся сотни различных типов клеток. Все они происходят из оплодотворенной яйцеклетки и, следовательно, имеют одинаковый генетический состав. Однако в процессе своего развития им была предопределена определенная судьба: клетка кожи не может естественным образом превратиться в клетку печени, а клетка крови — в нервную клетку.

Однако сегодня в лабораторных условиях можно обратить этот процесс вспять. Например, из клетки кожи можно вырастить нервную ткань, которая в будущем может быть использована для лечения нейродегенеративных заболеваний. Для достижения такого перепрограммирования исследователи используют коктейль из различных факторов транскрипции. Эти факторы заставляют клетку считывать другие генетические инструкции и, таким образом, выбирать другой путь развития.

«Используя этот метод, мы напрямую преобразовали предшественники эритроцитов в нейронные стволовые клетки», — объясняет Оливер Брюстле, директор Института реконструктивной нейробиологии при Университетской клинике Бонна. В предыдущих исследованиях боннские ученые уже показали, что нервные клетки, полученные таким образом, после трансплантации в мозг мышей образуют связи с существующими нейронами.

«Однако в нашем текущем исследовании мы сосредоточились на другом явлении: а именно, на наблюдении, что клетки значительно омолаживаются в процессе перепрограммирования», — подчеркивает Брюстле, который также является членом междисциплинарной исследовательской области (TRA) «Жизнь и здоровье» в Боннском университете. Для измерения этого явления они использовали молекулярные часы. Они отслеживают модификации ДНК, которые обычно происходят во время старения. Эти изменения не влияют на саму генетическую информацию, а скорее на частоту ее считывания (эпигенетика).

В результате перепрограммирования эпигенетические часы клеток были значительно сброшены. После этого клетки 80-летнего человека показали молекулярный возраст менее 20 лет. «Мы также знаем, что это эпигенетическое омоложение гарантирует, что клетки действительно ведут себя как молодые клетки», — говорит ученый.

Уже было известно, что эффект омоложения может происходить во время перепрограммирования клеток. Однако ранее он наблюдался только в двухэтапном процессе перепрограммирования: например, берут клетку крови и преобразуют её в плюрипотентную стволовую клетку, которая имеет практически все «пути развития» в организме. Затем эту стволовую клетку стимулируют к развитию в нейронную стволовую клетку, из которой могут возникнуть только клетки головного мозга.

Омоложение происходит очень быстро при использовании этого двухэтапного метода. «В отличие от этого, мы напрямую преобразовывали клетки крови в нейронные стволовые клетки, то есть без предварительного прохождения стадии плюрипотентных клеток», — сказал Брюстле. «При нашем подходе омоложение происходило постепенно и могло отслеживаться более 100 дней».

Это открывает уникальные возможности для лучшего понимания процессов клеточного омоложения. «Омоложение, продолжающееся в течение столь длительного периода времени, идеально подходит в качестве экспериментальной модели: поскольку эпигенетические часы медленно перенастраиваются в течение нескольких недель, мы можем использовать эту модель для исследования того, какие факторы и активные вещества ускоряют или замедляют процесс омоложения».

Это особенно актуально для области нейронаук, говорит профессор Брюстле: «В конце концов, возраст является наиболее важным фактором риска нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера!»