Учёные превратили клетки крови 80-летнего человека в молодые стволовые клетки мозга
Немецкие учёные смогли превратить клетки крови пожилых людей в нейральные стволовые клетки, биологические показатели которых соответствовали значительно более молодому возрасту. В одном из экспериментов клетки 80-летнего человека после перепрограммирования приобрели молекулярные характеристики, соответствующие возрасту менее 20 лет. При этом процесс омоложения продолжался несколько недель даже после изменения специализации клеток.
Исследование провели специалисты Университетской клиники Бонна и Боннского университета. В экспериментах использовали клетки крови 15 доноров разного возраста — от новорождённых до человека в возрасте 101 года. Учёные работали с предшественниками эритроцитов, то есть незрелыми клетками, из которых в организме образуются красные кровяные клетки.
Для их преобразования применили метод прямого перепрограммирования, позволяющий получать нейральные стволовые клетки без промежуточного возвращения в плюрипотентное состояние. С помощью модифицированного вируса Сендай исследователи доставили в клетки два фактора транскрипции — SOX2 и c-MYC, которые изменяют активность генов. Уже на 12-й день клетки начали приобретать свойства нейральных стволовых клеток, способных впоследствии превращаться в нейроны и другие клетки нервной системы.
Самым необычным результатом стала продолжительность клеточного омоложения. Хотя первые признаки новой специализации появлялись примерно через 12 дней, связанные со старением молекулярные изменения продолжали исчезать ещё несколько недель. Для оценки этого процесса учёные использовали эпигенетические часы — метод определения биологического возраста по характерным изменениям метилирования ДНК.
Измерения показали, что на ранних этапах выращивания эпигенетический возраст полученных клеток составлял в среднем около 13% возраста доноров. В дальнейшем показатель снижался приблизительно до 5%, причём большая часть возрастных изменений исчезала в течение первых 50 дней. В отдельных экспериментах расчётный возраст клеток уменьшался примерно на 60 лет за 50 дней.
Исследователи также проверили, сопровождается ли снижение эпигенетического возраста реальным улучшением состояния клеток. Анализ показал уменьшение признаков повреждения ДНК, улучшение состояния митохондрий и восстановление механизмов внутриклеточной очистки. Примечательно, что омоложение продолжалось даже при подавлении клеточного деления, поэтому его нельзя объяснить исключительно размножением новых клеток.
Полученные результаты представляют интерес для исследований старения и нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера. В предыдущих экспериментах специалисты Боннского университета уже показали, что нейроны, выращенные из перепрограммированных клеток крови, способны образовывать функциональные связи с нервными клетками после пересадки в мозг мышей.
Однако новое исследование проводилось только на клеточных культурах. Учёные не омолаживали мозг человека и не испытывали технологию для лечения заболеваний. Кроме того, показатели эпигенетических часов не отражают все особенности биологического старения, поэтому результаты требуют дальнейшего изучения.
Главное преимущество разработанного метода заключается в возможности наблюдать процесс клеточного омоложения на протяжении нескольких недель. Это позволит исследователям выяснить, какие молекулярные механизмы управляют возрастными изменениями и какие вещества способны ускорять или замедлять их устранение. В перспективе полученные знания могут помочь в разработке новых подходов к клеточной терапии и восстановлению нервной ткани.
Исследование в журнале Aging Cell.