Investigadors de l'Institut Babraham (EUA) han descobert un mètode per rejovenir les cèl·lules de la pell humana en 30 anys, fent retrocedir el rellotge de l'envelliment de les cèl·lules sense perdre'n la funció.
El treball dels investigadors del programa de recerca d'Epigenètica de l'Institut esmentat ha pogut restaurar en part la funció de les cèl·lules més velles, així com rejovenir les mesures moleculars de l'edat biològica. La investigació va ser publicada avui a la revista eLife i, encara que es troba en una etapa primerenca d'exploració, podria revolucionar la medicina regenerativa.
A mesura que envellim, la capacitat de les nostres cèl·lules per funcionar disminueix i el genoma acumula marques d'envelliment. La biologia regenerativa té com a objectiu reparar o reposar cèl·lules, incloses les vives.
Una de les eines més importants de la biologia regenerativa és la seva capacitat per crear cèl·lules que siguin induïbles. El procés és el resultat de diversos passos, cadascun dels quals esborra algunes de les marques que fan que les cèl·lules s'especialitzin. En teoria, aquestes cèl·lules mare tenen el potencial de convertidor es en qualsevol tipus de cèl·lula, però els científics encara no poden recrear de manera fiable les condicions per tornar a diferenciar les cèl·lules mare en tots els tipus de cèl·lules.
Una de les eines més importants de la biologia regenerativa és la seva capacitat de crear cèl·lules per induir
El nou mètode, basat en la tècnica guanyadora del Premi Nobel que usen els científics per fabricar cèl·lules mare, supera el problema d'esborrar completament la identitat cel·lular en aturar la reprogramació en part penjant del procés. Això va permetre als investigadors trobar l'equilibri precís entre la reprogramació de les cèl·lules, fent-les biològicament més joves, sense deixar de ser capaç de recuperar la seva funció cel·lular especialitzada.
El 2007, Shinya Yamanaka va ser un iniciador científic en la conversió de cèl·lules normals, que tenen una funció específica, en cèl·lules madures que tenen la capacitat especial de convertir-se en un tipus específic de cèl·lula. El procés complet de reprogramació de cèl·lules mare necessita al voltant de 50 dies utilitzant quatre molècules clau anomenades factors de Yamanaka.
El nou mètode, anomenat “reprogramació transició de la fase de maduració”, exposa les cèl·lules als factors de Yamanaka durant només 13 dies. En aquest moment, s'eliminen els canvis relacionats amb el llit i les cel·les s'apedreguen temporalment sobre la identitat. A les cèl·lules parcialment reprogramades se'ls dóna el temps de créixer en condicions normals, per observar si tornava la funció específica de les cèl·lules de la pell. L'anàlisi del genoma va mostrar que les cèl·lules han recuperat les marques característiques de les cèl·lules de la pell (fibroblasts), es confirma en observar la producció de col·lagen a les cèl·lules reprogramades.
Per demostrar que les cèl·lules es rejoveneixen, els investigadors busquen canvis en les característiques de l'envelliment.
Com va explicar Diljeet Gill, “La nostra comprensió de l'envelliment a nivell molecular ha progressat durant l'última dècada i ha donat lloc a tècniques que permeten als investigadors mesurar biològics relacionats amb l'edat a les cèl·lules humanes. Podem aplicar això al nostre experiment per determinar l'abast de la reprogramació que va modificar el nostre nou mètode”.
Les cel·les reprogramades coincideixen amb el perfil de les cel·les que seran 30 anys més joves en comparació dels grups de referència
Els investigadors van observar múltiples mitjans de l'edat cel·lular: el rellotge epigenètic, on les etiquetes químiques presents a tot el genoma indiquen l'edat, i el transcriptoma, totes les lectures de gens produïts per la cèl·lula. Segons aquestes dues mesures, les cèl·lules reprogramades coincideixen amb el perfil de les cèl·lules que seran 30 anys més joves en comparació dels conjunts de dades de referència.
Les aplicacions potencials d'aquesta tècnica depenen de si les cèl·lules no només semblen més joves, sinó que també funcionen com a cèl·lules joves. Els fibroblasts produeixen col·lagen, una molècula que es troba als ossos, la pell, els tendons i els lligaments, cosa que ajuda a estructurar els teixits i curar les ferides. Els fibroblasts rejovenits van produir més proteïnes de col·lagen en comparació amb les cèl·lules control que no es van donar durant el procés de reprogramació. Els fibroblasts també es mouen cap a àrees que necessiten reparació.
Els investigadors van sondejar les cèl·lules parcialment rejovenides i van descobrir que els fibroblasts tractats es filmaven cap a la bretxa més ràpidament que les cèl·lules més velles. Aquest és un senyal prometedor que algun dia aquesta investigació podria utilitzar-se per crear cèl·lules que siguin millors per curar ferides.
Hem provat que les cèl·lules es poden rejovenir sense perdre la seva funció i que el rejoveniment busca restaurar alguna funció a les cèl·lules velles
En el futur, aquesta investigació també pot obrir altres possibilitats terapèutiques; Els investigadors van observar que el mètode també inclou un efecte sobri de gens relacionats amb la tancada i síndromes relacionades amb l'educació. El gen APBA2, associat amb la malaltia d'Alzheimer, i el gen MAF amb un paper en el desenvolupament de cataractes, tots dos van mostrar canvis cap a nivells juvenils de transcripció.
El mecanisme darrere de la reprogramació transitòria reeixida encara no es comprèn completament i és la següent peça del trencaclosques per explorar. Hola. els investigadors especulen que les àrees clau del genoma involucrades a donar forma a la identitat cel·lular podrien escapar-se del procés de reprogramació.
Diljeet conclou que “els nostres resultats representen un gran pas endavant en la comprensió de la reprogramació cel·lular. Hem provat que les cèl·lules es poden rejovenir sense perdre la seva funció i que el rejoveniment busca restaurar alguna funció a les velles cèl·lules. El fet que també vam veure un revers dels indicadors d'envelliment a gens associats amb malalties és particularment prometedor”.
manuel serrà
Factors de Yamanaka
Científics del laboratori de Plasticitat Cel·lular i Malaltia de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona, liderats per l'investigador ICREA Manuel Serrano, han aconseguit rejovenir alguns òrgans i teixits de ratolins mitjançant un cicle de reprogramació cel·lular. En concret, els científics han observat canvis significatius en el pàncrees, el fetge, la melsa i la sang dels rosegadors.
"L'objectiu d'aquest treball va ser identificar els processos inicials de la reprogramació in vivo i del rejoveniment cel·lular amb la idea d'identificar aquells en què puguin intervenir en estudis futurs, ja sigui a través de fàrmacs o bé a nivell nutricional", explica Serrano .
A l'estudi, publicat a la revista Aging Cell, els investigadors han estudiat els efectes d'un cicle únic d'estimulació dels factors de Yamanaka per poder definir millor els mecanismes implicats.
Per això, han analitzat els canvis que van succeir l'envelliment en el metabolisme, l'expressió dels gens i l'estat de l'ADN de les cèl·lules, i com són parcialment revertits per la reprogramació.
"Volíem estudiar els efectes inicials del procés de rejoveniment i ha estat una grata sorpresa per observar millores en el nivell molecular, sobri tot al pàncrees", va concloure Dafni Chondronasiou, primera autora de l'article.
