Выявлены отдельные подтипы стареющих клеток кожи

Фото из открытых источников

Стареющие клетки кожи, часто называемые клетками-зомби, поскольку они переживают свой срок службы, так и не умирая окончательно, существуют в организме человека как кажущийся парадокс, вызывая воспаления и способствуя развитию заболеваний, а также помогая иммунной системе залечивать раны. Новые данные могут объяснить, почему: не все стареющие клетки кожи одинаковы.

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса выделили три подтипа стареющих клеток кожи с различными формами, биомаркерами и функциями. Это достижение может дать ученым возможность выявлять и уничтожать вредные типы клеток, оставляя полезные нетронутыми. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

«Мы знали, что стареющие клетки кожи отличаются от стареющих иммунных клеток или стареющих мышечных клеток. Но в пределах одного типа клеток стареющие клетки часто считаются одинаковыми — по сути, клетки кожи либо стареют, либо нет, например. Но мы обнаружили, что когда клетка кожи впадает в старение или состояние, подобное зомби, она может пойти по одному из трех разных путей, каждый из которых ведет к немного отличающемуся подтипу», - говорит соавтор исследования Джуд Филлип Университет Джонса Хопкинса.

Используя новые достижения в области машинного обучения и технологий визуализации, исследователи сравнили образцы клеток кожи 50 здоровых доноров в возрасте от 20 до 90 лет, которые принимали участие в Балтиморском лонгитюдном исследовании — проекте, финансируемом Национальным институтом здравоохранения (NIH), который является самым продолжительным продолжающимся исследованием старения в Соединенных Штатах.

Исследователи извлекли фибробласты — клетки, которые производят каркас для придания тканям их структуры, — связанные с кожной тканью, и подтолкнули их к старению, повредив их ДНК, что происходит при старении. Поскольку стареющие клетки естественным образом накапливаются по мере того, как люди становятся старше, старые образцы содержали смесь здоровых/несенесцентных и сенесцентных фибробластов. 

Используя специализированные красители, исследователи смогли запечатлеть изображения форм клеток и окрашенных элементов, которые, как известно, указывают на стареющие клетки. Алгоритмы, разработанные для этого исследования, проанализировали изображения, измерили 87 различных физических характеристик для каждой клетки и отсортировали фибробласты по группам.

Исследователи обнаружили, что фибробласты бывают 11 различных форм и размеров, три из которых характерны для стареющих клеток кожи. Только один подтип стареющих фибробластов, который исследователи назвали C10, был более распространен у пожилых доноров. 

В чашках Петри каждый подтип реагировал по-разному при воздействии существующих схем лечения, разработанных для выявления и уничтожения зомби-клеток. Например, дазатиниб + кверцетин, препарат, который проходит клинические испытания, наиболее эффективно убивал стареющие фибробласты C7, но был ограничен в уничтожении связанных с возрастом стареющих фибробластов C10. 

Хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, какой подтип фибробластов вреден, а какой полезен, полученные данные показывают, что препараты могут воздействовать на один подтип, но не на другие.

«Благодаря нашим новым открытиям у нас есть готовые инструменты для разработки новых препаратов или методов лечения, которые преимущественно нацелены на подтип старения, вызывающий воспаление и заболевание, как только он выявляется», — поясняет Филлип. 

Исследователи утверждают, что более точное воздействие на старение может принести пользу в лечении рака. 

Определенные методы лечения разрабатываются для запуска старения раковых клеток, превращая неконтролируемо реплицирующиеся раковые клетки в мертвые в воде зомби-клетки. Хотя эти методы лечения могут остановить рост опухоли, они оставляют после себя стареющие клетки. Традиционные химиотерапии также подталкивают клетки, такие как фибробласты, к старению в качестве побочного эффекта. Накопление стареющих клеток во время лечения может быть проблематичным, поскольку эти клетки могут способствовать воспалению в то время, когда иммунная система пациента наиболее уязвима. 

Пациентам может помочь лекарство, назначаемое после химиотерапии, которое может убрать беспорядок, удаляя вредные стареющие клетки, оставляя полезные стареющие клетки. Такие типы лекарств называются сенотерапией.

Далее исследователи планируют изучить подтипы старения в образцах тканей, а не только в колбах и чашках Петри, чтобы выяснить, как эти подтипы могут быть связаны с различными кожными заболеваниями и возрастными болезнями.

«Мы надеемся, что с дальнейшим развитием наша технология будет использоваться для прогнозирования того, какие препараты могут хорошо работать для воздействия на сенесцентные клетки, которые способствуют определенным заболеваниям», — резюмирует Филлип. «В конечном итоге мечта — иметь возможность предоставлять больше информации в клинических условиях, чтобы помочь с индивидуальной диагностикой и улучшить результаты лечения».