Babrahami Instituudi (USA) teadlased avastasid meetodi, kuidas noorendada inimese naharakke 30 aasta võrra, keerates rakkude vananemise aega tagasi, ilma et see kaotaks oma funktsiooni.
Eelnimetatud instituudi Epigeneetika uurimisprogrammi teadlaste töö on suutnud osaliselt taastada vanimate rakkude funktsiooni, samuti noorendada bioloogilise vanuse molekulaarmõõtmisi. Uuring avaldati täna ajakirjas "eLife" ja kuigi see on uurimise varajases staadiumis, võib see regeneratiivse meditsiini revolutsiooni teha.
Vananedes meie rakkude funktsioneerimisvõime langeb ja genoomi koguneb vanusemärke. Regeneratiivse bioloogia eesmärk on parandada või täiendada rakke, sealhulgas elusaid.
Regeneratiivse bioloogia üks olulisemaid vahendeid on selle võime luua rakke, mis on indutseeritavad. Protsess on mitme etapi tulemus, millest igaüks kustutab mõned märgid, mis põhjustavad rakkude spetsialiseerumist. Teoreetiliselt võivad need tüvirakud muutuda mis tahes rakutüübiks, kuid teadlased ei suuda veel usaldusväärselt taastada tingimusi tüvirakkude uuesti diferentseerimiseks kõikideks rakutüüpideks.
Regeneratiivse bioloogia üks olulisemaid tööriistu on selle võime luua rakke indutseerimiseks
Uus meetod, mis põhineb Nobeli preemia võitnud tehnikal, mida teadlased tüvirakkude valmistamiseks kasutavad, lahendab raku identiteedi täieliku kustutamise probleemi, peatades protsessi rippuvas osas ümberprogrammeerimise. See võimaldas teadlastel leida täpse tasakaalu rakkude ümberprogrammeerimise vahel, muutes need bioloogiliselt nooremaks, kuid suutsid siiski taastada oma spetsiifilise rakufunktsiooni.
2007. aastal oli Shinya Yamanaka teerajaja normaalsete rakkude, millel on spetsiifiline funktsioon, muutmisel küpseteks rakkudeks, millel on eriline võime muutuda teatud tüüpi rakkudeks. Kogu tüvirakkude ümberprogrammeerimise protsess võtab aega umbes 50 päeva, kasutades nelja võtmemolekuli, mida nimetatakse Yamanaka faktoriteks.
Uus meetod, mida nimetatakse "küpsemisfaasi ülemineku ümberprogrammeerimiseks", avaldab rakud Yamanaka teguritele vaid 13 päevaks. Sel ajal eemaldatakse voodiga seotud muutused ja rakud visatakse ajutiselt nende identiteedi kohale kividega. Osaliselt ümberprogrammeeritud rakkudele antakse aega normaalsetes tingimustes kasvamiseks, et näha, kas nende spetsiifiline naharakkude funktsioon taastub. Genoomianalüüs näitas, et rakud on taastanud naharakkudele iseloomulikud märgid (fibroblastid), mida kinnitab kollageenitootmise jälgimine ümberprogrammeeritud rakkudes.
Rakkude noorenemise näitamiseks otsivad teadlased muutusi vananemise tunnustes.
Nagu Diljeet Gill selgitas: "Meie arusaam vananemisest molekulaarsel tasemel on viimase kümnendi jooksul edenenud, mis on viinud tehnikateni, mis võimaldavad teadlastel mõõta vanusega seotud bioloogilisi aineid inimese rakkudes. Saime seda oma katses rakendada, et teha kindlaks ümberprogrammeerimise ulatus, mis muutis meie uut meetodit.
Ümberprogrammeeritud rakud vastavad nende rakkude profiilile, mis on võrdlusrühmadest 30 aastat nooremad
Teadlased uurisid raku vanuse mitut tegurit: epigeneetiline kell, kus kogu genoomis esinevad keemilised märgised näitavad vanust, ja transkriptoom, kõik raku toodetud geeninäidud. Nende kahe meetme põhjal vastavad ümberprogrammeeritud rakud nende rakkude profiilile, mis on võrdlusandmete kogumitest 30 aastat nooremad.
Selle tehnika võimalikud rakendused sõltuvad sellest, kas rakud mitte ainult ei tundu nooremad, vaid toimivad ka nagu noored rakud. Fibroblastid toodavad kollageeni, luudes, nahas, kõõlustes ja sidemetes leiduvat molekuli, mis aitab kudesid struktureerida ja haavu ravida. Noorendatud fibroblastid tootsid rohkem kollageenivalke võrreldes kontrollrakkudega, mida ümberprogrammeerimisprotsessi käigus ei esinenud. Fibroblastid liiguvad ka parandamist vajavatesse piirkondadesse.
Teadlased uurisid osaliselt noorenenud rakke ja leidsid, et töödeldud fibroblastid filmisid lõhe poole kiiremini kui vanemad rakud. See on paljutõotav märk sellest, et seda uuringut saaks ühel päeval kasutada rakkude loomiseks, mis paranevad paremini haavu.
Oleme tõestanud, et rakke saab noorendada ilma oma funktsiooni kaotamata ja et noorendamise eesmärk on taastada teatud funktsioonid vanadele rakkudele.
Tulevikus võib see uuring avada ka muid ravivõimalusi; Teadlased märkisid, et meetod hõlmab ka kinnipidamisega seotud geenide ja haridusega seotud sündroomide kainestavat toimet. Alzheimeri tõvega seotud geen APBA2 ja katarakti arengus omav geen MAF näitasid mõlemad muutusi juveniilse transkriptsioonitaseme suunas.
Eduka mööduva ümberprogrammeerimise mehhanismi pole veel täielikult mõistetud ja see on järgmine mõistatuse tükk, mida uurida. Tere. Teadlased oletavad, et rakuidentiteedi kujundamisega seotud genoomi võtmevaldkonnad võivad ümberprogrammeerimisprotsessist pääseda.
Diljeet järeldab, et "meie tulemused on suur samm edasi rakkude ümberprogrammeerimise mõistmisel. Oleme tõestanud, et rakke saab noorendada ilma oma funktsiooni kaotamata ja et noorendamise eesmärk on taastada teatud funktsioonid vanadele rakkudele. Eriti paljutõotav on asjaolu, et nägime ka vananemise markerite pöördumist haigustega seotud geenides.
manuel serrano
Yamanaka tegurid
Barcelona Biomeditsiini Uurimisinstituudi (IRB) raku plastilisuse ja haiguste laboratooriumi teadlased eesotsas ICREA teaduri Manuel Serranoga on suutnud rakkude ümberprogrammeerimise tsükli kaudu mõnda hiirte elundit ja kudet noorendada. Täpsemalt on teadlased täheldanud olulisi muutusi näriliste kõhunäärmes, maksas, põrnas ja veres.
"Selle töö eesmärk oli tuvastada in vivo ümberprogrammeerimise ja rakkude noorendamise esialgsed protsessid eesmärgiga tuvastada need, mis võiksid olla kaasatud tulevastesse uuringutesse kas ravimite või toitumise tasemel," selgitab Serrano.
Ajakirjas "Aging Cell" avaldatud uuringus on teadlased uurinud Yamanaka tegurite ühe stimuleerimistsükli mõju, et paremini määratleda sellega seotud mehhanisme.
Selleks on nad analüüsinud vananemisega kaasnevaid muutusi ainevahetuses, geeniekspressioonis ja rakkude DNA seisundis ning seda, kuidas need ümberprogrammeerimisega osaliselt tagasi pöörduvad.
"Tahtsime uurida noorendamise protsessi esialgseid mõjusid ja on olnud meeldiv üllatus täheldada paranemist molekulaarsel tasemel, kainestades kõik kõhunäärmes," lõpetas artikli esimene autor Dafni Chondronasiou.
