Mae ymchwilwyr yn Sefydliad Babraham (UDA) wedi darganfod dull i adnewyddu celloedd croen dynol erbyn 30 mlynedd, gan droi'r cloc yn ôl ar heneiddio celloedd heb golli eu swyddogaeth.
Mae gwaith yr ymchwilwyr o raglen ymchwil Epigenetics y Sefydliad uchod wedi gallu adfer yn rhannol swyddogaeth y celloedd hynaf, yn ogystal ag adnewyddu mesuriadau moleciwlaidd oedran biolegol. Cyhoeddwyd yr ymchwil heddiw yn y cyfnodolyn "eLife" ac, er ei fod mewn cyfnod cynnar o archwilio, gallai chwyldroi meddygaeth adfywiol.
Wrth i ni heneiddio, mae gallu ein celloedd i weithredu'n lleihau ac mae'r genom yn cronni marciau oedran. Nod bioleg atgynhyrchiol yw atgyweirio neu ailgyflenwi celloedd, gan gynnwys celloedd byw.
Un o arfau pwysicaf bioleg adfywiol yw ei allu i greu celloedd anwythol. Mae'r broses yn ganlyniad sawl cam, ac mae pob un ohonynt yn dileu rhai o'r marciau sy'n achosi celloedd i arbenigo. Mewn egwyddor, mae gan y bôn-gelloedd hyn y potensial i drawsnewid yn unrhyw fath o gell, ond ni all gwyddonwyr eto ail-greu'n ddibynadwy yr amodau i ail-wahaniaethu bôn-gelloedd i bob math o gelloedd.
Un o arfau pwysicaf bioleg adfywiol yw ei allu i greu celloedd i'w cymell
Mae'r dull newydd, sy'n seiliedig ar y dechneg y mae gwyddonwyr wedi ennill Gwobr Nobel yn ei defnyddio i wneud bôn-gelloedd, yn goresgyn y broblem o ddileu hunaniaeth celloedd yn llwyr trwy roi'r gorau i ailraglennu mewn rhan o'r broses sy'n hongian. Roedd hyn yn caniatáu i'r ymchwilwyr ddod o hyd i'r union gydbwysedd rhwng ailraglennu celloedd, gan eu gwneud yn iau yn fiolegol, tra'n dal i allu adennill eu swyddogaeth gellog arbenigol.
Yn 2007, arloesodd Shinya Yamanaka drosi celloedd arferol, sydd â swyddogaeth benodol, yn gelloedd aeddfed sydd â'r gallu arbennig i ddod yn fath penodol o gell. Mae'r broses ailraglennu bôn-gelloedd gyfan yn cymryd tua 50 diwrnod gan ddefnyddio pedwar moleciwl allweddol o'r enw ffactorau Yamanaka.
Mae'r dull newydd, a elwir yn "ailraglennu trawsnewid cyfnod aeddfedu," yn datgelu celloedd i ffactorau Yamanaka am ddim ond 13 diwrnod. Ar yr adeg hon, mae'r newidiadau sy'n gysylltiedig â'r gwely yn cael eu tynnu, ac mae'r celloedd yn cael eu llabyddio dros dro dros eu hunaniaeth. Rhoddir amser i'r celloedd sydd wedi'u hailraglennu'n rhannol dyfu o dan amodau arferol, i weld a yw eu swyddogaeth celloedd croen penodol yn dychwelyd. Dangosodd dadansoddiad o'r genom fod y celloedd wedi adennill marciau nodweddiadol celloedd croen (fibroblasts), a gadarnhawyd trwy arsylwi cynhyrchu colagen yn y celloedd wedi'u hailraglennu.
I ddangos bod celloedd yn adfywio, mae ymchwilwyr yn edrych am newidiadau yn nodweddion heneiddio.
Fel yr eglurodd Diljeet Gill, “Mae ein dealltwriaeth o heneiddio ar y lefel foleciwlaidd wedi datblygu dros y degawd diwethaf, gan arwain at dechnegau sy’n caniatáu i ymchwilwyr fesur bioleg sy’n gysylltiedig ag oedran mewn celloedd dynol. Roeddem yn gallu cymhwyso hyn i’n harbrawf i bennu graddau’r ailraglennu a newidiodd ein dull newydd.”
Mae'r celloedd wedi'u hailraglennu yn cyfateb i broffil y celloedd a fydd 30 mlynedd yn iau o gymharu â'r grwpiau cyfeirio
Edrychodd yr ymchwilwyr ar ddulliau lluosog o oedran celloedd: y cloc epigenetig, lle mae tagiau cemegol sy'n bresennol ledled y genom yn nodi oedran, a'r trawsgrifiad, pob darlleniad genyn a gynhyrchir gan y gell. Yn seiliedig ar y ddau fesur hyn, mae'r celloedd wedi'u hailraglennu yn cyfateb i broffil y celloedd a fydd 30 mlynedd yn iau o gymharu â'r setiau data cyfeirio.
Mae cymwysiadau posibl y dechneg hon yn dibynnu a yw'r celloedd nid yn unig yn ymddangos yn iau, ond hefyd yn gweithredu fel celloedd ifanc. Mae ffibroblasts yn cynhyrchu colagen, moleciwl a geir mewn esgyrn, croen, tendonau a gewynnau, sy'n helpu i strwythuro meinweoedd a gwella clwyfau. Cynhyrchodd y ffibroblastau wedi'u hadnewyddu fwy o broteinau colagen o'u cymharu â chelloedd rheoli na ddigwyddodd yn ystod y broses ailraglennu. Mae ffibroblasts hefyd yn symud i ardaloedd sydd angen eu hatgyweirio.
Ymchwiliodd yr ymchwilwyr i'r celloedd sydd wedi'u hadnewyddu'n rhannol a chanfod bod y ffibroblastau a gafodd eu trin yn ffilmio tuag at y bwlch yn gyflymach na'r celloedd hŷn. Mae hyn yn arwydd addawol y gallai'r ymchwil hwn gael ei ddefnyddio un diwrnod i greu celloedd sy'n well am wella clwyfau.
Rydym wedi profi y gellir adnewyddu celloedd heb golli eu swyddogaeth a bod adnewyddu yn ceisio adfer rhywfaint o swyddogaeth i hen gelloedd.
Yn y dyfodol, gall yr ymchwil hwn hefyd agor posibiliadau therapiwtig eraill; Nododd yr ymchwilwyr fod y dull hefyd yn cynnwys effaith sobreiddiol genynnau sy'n gysylltiedig â esgor a syndromau sy'n gysylltiedig ag addysg. Roedd y genyn APBA2, sy'n gysylltiedig â chlefyd Alzheimer, a'r genyn MAF, sydd â rôl mewn datblygu cataract, ill dau yn dangos newidiadau tuag at lefelau trawsgrifio ieuenctid.
Nid yw'r mecanwaith y tu ôl i ailraglennu dros dro llwyddiannus wedi'i ddeall yn llawn eto a dyma'r darn nesaf o'r pos i'w archwilio. Helo. mae'r ymchwilwyr yn dyfalu y gallai meysydd allweddol o'r genom sy'n ymwneud â siapio hunaniaeth celloedd ddianc rhag y broses ailraglennu.
Daw Diljeet i’r casgliad bod “ein canlyniadau’n gam mawr ymlaen o ran deall ailraglennu celloedd. Rydym wedi profi y gellir adnewyddu celloedd heb golli eu swyddogaeth a bod adnewyddu yn ceisio adfer rhywfaint o swyddogaeth i hen gelloedd. Mae’r ffaith i ni hefyd weld gwrthdroi marcwyr heneiddio mewn genynnau sy’n gysylltiedig â chlefydau yn arbennig o addawol.”
serrano manuel
Ffactorau Yamanaka
Mae gwyddonwyr o Labordy Plastigrwydd Cellog a Chlefydau Sefydliad Ymchwil Biofeddygaeth Barcelona (IRB), dan arweiniad ymchwilydd ICREA Manuel Serrano, wedi llwyddo i adnewyddu rhai organau a meinweoedd llygod trwy gylchred ail-raglennu celloedd. Yn benodol, mae gwyddonwyr wedi gweld newidiadau sylweddol yn y pancreas, yr afu, y ddueg a gwaed cnofilod.
"Amcan y gwaith hwn oedd nodi'r prosesau cychwynnol o ailraglennu in vivo ac adnewyddu cellog gyda'r syniad o nodi'r rhai a allai fod yn rhan o astudiaethau yn y dyfodol, naill ai trwy gyffuriau neu ar lefel faethol," eglura Serrano.
Yn yr astudiaeth, a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn "Aging Cell", mae'r ymchwilwyr wedi astudio effeithiau un cylch o symbyliad o'r ffactorau Yamanaka er mwyn diffinio'r mecanweithiau dan sylw yn well.
I wneud hyn, maent wedi dadansoddi'r newidiadau sy'n digwydd gyda heneiddio mewn metaboledd, mynegiant genynnau a chyflwr DNA celloedd, a sut mae'r rhain yn cael eu gwrthdroi'n rhannol trwy ailraglennu.
"Roeddem am astudio effeithiau cychwynnol y broses adnewyddu ac mae wedi bod yn syndod mawr gweld gwelliannau ar y lefel foleciwlaidd, gan sobri popeth yn y pancreas," meddai Dafni Chondronasiou, awdur cyntaf yr erthygl.
