Исследователи из Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) в Сан-Диего смогли избавить подопытных мышей от некоторых изменений в тканях, вызванных старением, воздействовав на их гены.
В 2006 году японский ученый Синъя Яманака впервые сумел превратить соматические клетки мышей в стволовые клетки, способные дать начала клеткам различных типов (об этом открытии можно подробнее прочитать в специальном очерке). Получаемые таким образом клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (IPS-клетки). Но, как выяснилось, старение клеток оказывается препятствием на пути к их превращению в IPS-клетки. По мере старения изменяются различные эпигенетические механизмы, регулирующие активность генов в клетке, поэтому для ее “омоложения” нужно как-то перепрограммировать эти механизмы. В 2011 году группе ученых удалось сделать это в клеточной культуре. Человеческие клетки, полученные от людей возрастом более ста лет, после воздействия на их гены “сбросили свои настройки” и вернулись в молодое состояние. При этом изменились теломеры хромосом, профили экспрессии генов, исчезли последствия окислительного стресса. Но с тех пор было неясно, удастся ли провести такую операцию не в чашке Петри, а в живом организме.
Такая попытка удалась теперь специалисту по биологии развития Хуану Карлосу Ипсуа-Бельмонте (Juan Carlos Izpisúa Belmonte) и его коллегами. В их эксперименте были использованы мыши, у которых был генетически запрограммирован аналог человеческой болезни – синдрома Хатчинсона – Гилфорда, или детской прогерии. Проявления этого редкого генетического заболевания напоминают ускоренное старение. Дети с синдромом Хатчинсона – Гилфорда страдают от недугов, характерных для пожилых людей, например, остеопороза и атеросклероза, и умирают в подростковом возрасте, чаще всего от инфаркта или инсульта. Мыши, гены которых были соответствующим образом изменены, тоже демонстрировали признаки преждевременного старения.
Но у мышей, участвовавших в исследовании, было сделано еще одно генетическое изменение. В ответ на антибиотик доксициклин у них включались четыре гена, связанные с перепрограммированием клетки (превращением ее в IPS-клетку). В результате этого у мышей уменьшились проявления старения: истончение кожи, сбои в работе селезенки и почек, нарушение сердечной деятельности. В ходе эксперимента эти мыши прожили на треть дольше, чем мыши из контрольной группы.
В другом эксперименте Исписуа-Бельмонте и его коллеги подтвердили способность перепрограммированных клеток восстанавливать последствия повреждений мышечной ткани. Также ученые опробовали этот метод на мышах, у которых отсутствовали бета-клетки поджелудочной железы, ответственные за выработку инсулина. Как оказалось, IPS-клетки, возникающие в организме после воздействия на четыре ключевых гена, смогли восстановить бета-клетки у подопытных мышей.
Правда, игра с эпигенетическими настройками имеет и побочные эффекты. Предыдущие исследования показали, что включение генов стволовых клеток у взрослых мышей может привести к раку или появлению тератом – патологических образований из ткани, нетипичной для данного места в организме. Но теперь ученые обнаружили, что они в состоянии предотвратить появление таких опухолей, регулируя дозу доксициклина.
Итоги исследования опубликованы в журнале Cell. «Я думаю, получено доказательство концепции, что частичное перепрограммирование может омолодить некоторые ткани», – говорит не принимавший участие в исследовании специалист по регенеративной биологии Клайв Свендсен (Clive Svendsen) из Мединского центра Сидарс-Синай (Cedars-Sinai Medical Center) в Лос-Анджелесе. Но Свендсен считает наиболее интересными задачами получение доказательств того, что сброс эпигенетических настроек увеличивает продолжительность жизни у здоровых животных и что он работает также в центральной нервной системе и других частях организма, где замена клеток идет медленно. На эти вопросы предстоит ответить в будущих исследованиях.
