Перепрограммирование клеток обратило старение и продлило жизнь мышей

Перепрограммирование клеток обратило старение и продлило жизнь мышей

Американские и испанские ученые обнаружили, что временное «включение» факторов, преобразующих зрелые клетки в стволовые, способно частично обратить признаки старения и продлить жизнь у мышей с моделью преждевременного старения (прогерии) и пожилых обычных животных. Результаты работы опубликованы в журнале Cell.

Ряд предыдущих работ привели к фундаментальному открытию, что индукция совместной экспрессии четырех тесно связанных с основными этапами жизненного цикла клетки факторов транскрипции: Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc (OSKM, или факторы Яманаки), переводит зрелые соматические клетки в плюрипотентные стволовые путем эпигенетической регуляции клеточных процессов. Эти клетки, названные индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSC), подобно эмбриональным могут дифференцироваться практически в любые клетки организма. За их получение Синъя Яманака в 2012 году удостоился Нобелевской премии.

Однако попытки запустить тот же механизм в живых организмах, а не клеточных культурах, могут привести к печальным последствиям: во-первых, перевод большого числа зрелых функциональных клеток в плюрипотентные неминуемо приведет к отказу органов, а во-вторых, бурная пролиферация стволовых клеток вызовет развитие злокачественных опухолей из эмбриональных тканей — тератом.

На первом этапе экспериментов ученые применили эту методику к культуре фибробластов мышей с прогерией — генетическим дефектом белка ламина А, который приводит к быстрому старению организма (люди с этим заболеванием умирают от старости в возрасте около 10 лет). Введение кассеты OSKM с последующей обработкой доксициклином в течение от двух до четырех дней вызывало процессы омоложения клеток: подавляло стрессорные гены сигнального пути p53, снижало продукцию активных форм кислорода митохондриями, восстанавливало уровни эпигенетических модификаций H3K9me3 и H4K20me3, отвечающих за состояние гетерохроматина, и уменьшало число дефектов ДНК. При этом клетки оставались дифференцированными: экспрессировали маркер фибробластов Thy1 и не вырабатывали маркер плюрипотентности Nanog.

Аналогичных результатов удалось добиться на культурах искусственно состаренных длительным ростом на питательной среде здоровых фибробластов мыши и человека.

После этого метод опробовали на живых мышах с прогерией, которым ввели одну копию кассеты. Постоянная индукция экспрессии OSKM приводила к резкой потере массы тела и смерти спустя в среднем четыре дня. Назначение доксициклина двухдневными циклами с пятидневным перерывом не производило подобных эффектов даже после 35 циклов. При этом у животных после шести недель терапии наблюдалось значительное уменьшение признаков старения кожи, внутренних органов и иммунной системы, а их средняя продолжительность жизни увеличилась примерно на 30 процентов. Такая же цикличная индукция, проводимая мышам с двумя копиями OSKM, приводила к развитию тератом, чего у животных с одной копией не наблюдалось.

Применение цикличной индукции OSKM в мышцах и поджелудочной железе нормальных пожилых мышей вызвало частичное восстановление возрастной утраты массы и функций и способности к регенерации этих органов.

«Наша работа показала, что старение не обязательно должно проходить в одном направлении. Оно обладает пластичностью, и при осторожной модуляции его можно обратить», — подытожил старший автор публикации Хуан Карлос Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte).

Продление здоровой жизни и борьба со старением интересует многих ученых. Значительные успехи в этой области, правда, в экспериментах на животных, достигнуты путем ограничения потребляемых калорий, ингибирования клеточного сигнального пути mTOR рапамицином, назначения никотинамидрибозида, фармакологической «очистки» организма от старых клеток и пересадки половых желез молодых особей. Определенные перспективы имеют также эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами.

Олег Лищук

N+1

Похожие новости:
Удаление состарившихся клеток обратило признаки старения у мышей
Модифицированный натуральный белок, синтезированный нидерландскими, австрийскими и американскими учеными, устранил токсические эффекты химиотерапии и физиологические признаки старения у мышей путем прицельного удаления состарившихся клеток. Результаты работы опубликованы в журнале Cell. Репликативное старение клеток, или сенесценция — это состояние, при котором клетки с накопленными ..
2017-03-26 7345 0 Технология
0
Стволовые клетки получили без химических стимуляторов
Международная группа биологов обнаружила, что создавать индуцированные стволовые клетки можно без использования генетических или химических стимуляторов просто за счет выращивания их на особой структурированной поверхности. Исследование опубликовано в Nature Materials, кратко его содержание приводится на сайте Университета Беркли. Ученые обнаружили, ..
2013-10-21 1518 0 Технология
0
В США впервые начнутся массовые испытания продлевающего жизнь препарата
Ученые в США собираются приступить к массовым исследованиям метформина — самого перспективного, по их словам, препарата, замедляющего старение. Об этом сообщает The Telegraph.Зимой 2016 года ученые для тестирования препарата запланировали привлечь около трех тысяч пожилых людей в возрасте 70-80 лет, ..
2015-12-01 3035 0 Технология
0
Японцы научились выбраковывать дефектные стволовые клетки
Ученые из Центра прикладных исследований индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) Киотского университета (Kyoto University, Япония) под руководством нобелевского лауреата, профессора Синъи Яманаки (Shinya Yamanaka), нашла способ выбраковки дефектных стволовых клеток, из которых развивается раковая опухоль. Как сообщает ..
2013-11-19 1968 0 Технология
0
Ученые создали сетчатку глаза из стволовых клеток
Медиками из Университета Калифорнии (Ирвин, США) разработана восьмислойная полнофункциональная сетчатка. Она целиком состоит из стволовых клеток человека. Ученые также сообщают, что созданная ими сетчатка является 1-м полностью завершённым трехмерным живым органом человека. Он создан в лабораторных условиях. Сетчатки ..
2012-06-14 3110 0 Технология
3
Японские ученые вырастили функциональные ткани печени
Ученые в Японии вырастили функциональную ткань человеческой печени из стволовых клеток. Новая технология позволит решить проблему нехватки донорских тканей для трансплантации. Ученые для начала вырастили «зародыш» печени из человеческих стволовых клеток, а потом пересадили их живым мышам. В результате ..
2013-07-9 1996 0 Технология
0
Сосуды и кровь получили из клеток кожи коротким путем
Американским ученым удалось получить клетки сосудов и крови из фибробластов кожи, не превращая их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и управляя процессом с помощью единственного фактора транскрипции. Полученные клетки успешно применили для восстановления сердечной мышцы мышей после инфаркта. Результаты работы опубликованы в журнале Circulation. ..
2017-04-10 5802 0 Технология
0
Ученые упростили получение человеческих стволовых клеток мозга
Американские ученые разработали простой, быстрый и надежный метод получения человеческих индуцированных нервных стволовых клеток (hiNSC). Отчет о работе опубликован в журнале Stem Cell Reports.   Человеческие нейроны необходимы для проведения множества нейробиологических и доклинических исследований. По понятным причинам ..
2016-09-15 17051 0 Технология
0
Ближайшая перспектива - промышленное производство сосудов
Американские ученые из компании Cytograft Tissue Engineering  в условиях лаборатории смогли вырастить вены, отвечающие всем требованиям для проведения успешных операций на сердце, также включая помощь детям, у кого наблюдаются  дефекты сердечных  клапанов, сообщает издание ..
2012-04-26 1501 0 Технология
0
Япония: зрение восстановят при помощи стволовых клеток
Правительство Японии одобрило использование плюрипотентных индуцированных стволовых клеток для лечения офтальмологических заболеваний. Министр здравоохранения Норихиса Тамура дал разрешение исследовательской группе при институте RIKEN города Кобэ применять новую методику для культивирования ткани сетчатки глаза или ретинальной ..
2013-07-22 2302 0 Технология
1
В Японии созданы фрагменты почки человека из клеток iPS
На сайте университета Киото сообщается, что ученые университета Киото, Япония впервые в мире смогли создать фрагменты ткани почки человека из индуцированных стволовых клеток (iPS-клеток). Ученые вырастили из iPS-клеток человека клетки тканей, из которых у эмбриона формируются почки, ..
2013-01-23 2597 0 Технология
1
Стволовые клетки не восстанавливают сердце у взрослых
Данные исследования ученых из Корнельского университета и университета Бонна говорят, что стволовые клетки и в правду могут заменить мертвые ткани сердца после сердечного приступа в раннем возрасте, но те же клетки теряют эту регенеративную способность у взрослых.Исследование, которое провели на мышах, показало, ..
2012-08-1 2108 0 Технология
0
Ученые: человечество спасет мертвечина
Работники Стэнфордского университета пришли к выводу, что новым источником важных для медицины стволовых клеток вполне могут стать мертвые тела, которые обеспечат живых людей гигантскими объемами плюрипотентных клеток. Наибольшее их количество можно получить из костного мозга ..
2013-01-19 1815 0 Технология
0
Ученые создали чип для акустической сортировки клеток
Методика использования звуковых волн для сортировки клеток на чипе позволит создавать миниатюрные медицинские аналитические устройства, по сравнению с которыми трикодер из сериала Star Trek покажется просто огромным – об этом сообщила группа исследователей. «В наши дни, ..
2012-10-12 1482 0 Технология
0
«Очистка организма» от старых клеток на треть продлила жизнь мышам
Американские исследователи увеличили продолжительность жизни мышей на срок до 35%, просто очистив их организм от постаревших клеток. О своей работе авторы сообщают в журнале Nature, о ней же рассказывает пресс–релиз Клиники Мейо.Команда Яна Ван Дёрсена (Jan van Deursen) использовала линию трансгенных мышей INC-ATTAC, ..
2016-02-04 1776 0 Технология
0