Исследователи из лаборатории Рейка в Институте Бабрахама в Кембридже достигли отличных результатов. Используя четыре фактора репрограммирования Яманака (OSKM), они эпигенетически омолаживали клетки человека на 30 лет.
Предыдущие эксперименты потерпели неудачу в одном элементе. Хотя воздействие факторов Яманаки на человеческие клетки омолаживает их, оно вызывает плюрипотентность, превращающую их в стволовые клетки, заставляя их терять свою клеточную идентичность (и, следовательно, функцию).
Это давняя проблема. Вы должны подвергать свои клетки воздействию этих факторов достаточно долго, чтобы омоложение, но позволяя им сохранить свою идентичность.
Факторы Яманака
Существует четыре фактора транскрипции: Oct4, Sox2, Klf4 и cMyc (OSKM). Их использование надежно создает iPS-клетки, но может вызвать нежелательные эффекты, некоторые из которых могут привести к тому, что клетки станут злокачественными.
Кембриджское исследование клеток человека
Исследователи эта учеба они использовали подход, который подвергал клетки воздействию достаточного количества факторов репрограммирования, чтобы подтолкнуть их к пределу, когда они считались соматическими, а не стволовыми клетками. Просто за гранью. Фибробласты, которые были перепрограммированы таким образом, сохранили достаточно своей эпигенетической клеточной памяти, чтобы снова стать фибробластами. Исследователи называют этот новый метод переходное перепрограммирование в фазе созревания (MPTR).
Отличные результаты и некоторые недостатки
Метод MPTR дал существенные положительные результаты. Согласно мультитканевым часам Хорвата, биохимическому тесту, разработанному в 2013 году и используемому для измерения возраста, после 13 дней перепрограммирования 60-летние человеческие клетки стали эпигенетически эквивалентны клеткам, которым было около 25 лет. Другой тест, родившийся в 2018 году, «Эпигенетические часы кожи и крови», показал, что клетки возрастом около 40 лет эпигенетически вернулись к клеткам 25-летнего человека. Этот метод также существенно омолодил транскриптом, набор белков, продуцируемых генами.
Конечно, есть некоторые оговорки. Самое главное, конечно, то, что этот эксперимент проводился на донорских клетках человека, а не на человеке-добровольце. Поэтому системные факторы, которые, как известно, влияют на эпигеном, например те, которые обнаружены в древней крови, не применялись.
PMTR на человеческих клетках: 10 дней - мало, 17 - слишком длинные
Воздействие этих клеток на факторы Yamanaka OSKM также контролировали в лекарственных формах. 10-дневное воздействие не привело к эпигенетическому омоложению клеток так же, как 13-дневное воздействие, но исследователи показали, что слишком длительное воздействие (15 и 17 дней) привело к клеточному стрессу, который повторно состарил эпигеном. В этом исследовании участвовало всего несколько доноров, и результаты через 13 дней сильно различались от человека к человеку.
Влияние воздействия MPTR на теломеры
MPTR не оказывал положительного влияния на признак старения, связанный с истощением теломер. Когда клеткам позволили полностью перепрограммироваться в стволовые клетки, их теломеры начали удлиняться; но это частичное перепрограммирование привело к умеренное укорочение теломер даже при том, что он омолаживал эпигеномы клеток.
Более того, MPTR не работал на всех клетках человека и достиг таких результатов после процедур скрининга, которые разделили клетки на неудачные и успешные группы перепрограммирования. Однако даже группа «неудачников» добилась частичных успехов по многим ключевым параметрам старения и здоровья клеток.
выводы
Хотя этот эксперимент продемонстрировал возможность эпигенетического перепрограммирования жизнеспособных клеток человека в лабораторных условиях, применение такого подхода в клинике потребовало бы значительного развития биотехнологических основ, чтобы обеспечить каждую из отдельных клеток пациента точное количество ОСКМ, необходимое для успешного омоложения и не более. Эта технология еще не на горизонте.
А что касается терапии на основе культур клеток человека?
Другое дело, можно ли использовать такой подход для разработки культур клеток человека, которые будут повторно введены пожилому человеку. В этом эксперименте использовались фибробласты, образующие коллаген, поэтому разумно представить мир, в котором такие перепрограммированные клетки человека разрабатываются в качестве терапии против морщин и других последствий старения внеклеточного матрикса.
Этот подход однажды может быть использован для создания жизнеспособных, омоложенных популяций мышц (включая сердечную мышцу) и клеток мозга. Такие недавно перепрограммированные «квазисоматические» клетки человека могут в конечном итоге стать лучшим вариантом для многих клинических применений.
Какой бы подход ни оказался наиболее эффективным, мы с нетерпением ждем того дня, когда наши клетки смогут быть эпигенетически перепрограммированы в молодости и повторно введены в наш организм, чтобы предотвратить признаки старения.
