Обращение биологических часов восстанавливает зрение у старых мышей

Кажется, что «перепрограммирование» делает старые клетки снова молодыми.

Мыши с повреждениями нервных клеток сетчатки могут восстановить зрение за счёт перепрограммирования клеток. Фото: Цилай Шэнь / Bloomberg / Getty
Мыши с повреждениями нервных клеток сетчатки могут восстановить зрение за счёт перепрограммирования клеток. Фото: Цилай Шэнь / Bloomberg / Getty

Исследователи восстановили зрение у старых мышей и у мышей с повреждением нервных клеток сетчатки посредством сброса нескольких из тысяч химических отметок, которые накапливаются в ДНК по мере старения клетки. Работа, опубликованная 2 декабря в Nature, предлагает новый подход обращения возрастного снижения зрения при помощи перепрограммирования части клеток в более молодое состояние, в котором они лучше справляются с восстановлением или замещением повреждённой ткани.

«Это важная веха, — говорит Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, специалист по биологии развития в Институте биологических исследований Солка в Ла-Холья, Калифорния, который не был вовлечён в исследование. — Эти результаты ясно показывают, что регенерация тканей у млекопитающих может быть усилена».

Но исследователи также предупреждают, что работа пока была проведена только на мышах, и ещё не известно, можно ли будет применить этот же подход к людям или к другим тканям и органам, повреждённым временем.

Визионерский подход

Старение влияет на тело во многих аспектах, в том числе, добавляя, удаляя или изменяя химические группы, такие как метильные, в ДНК. Эти эпигенетические изменения накапливаются по мере старения человека, и некоторые исследователи предложили отслеживать эти изменения для калибровки молекулярных часов, которыми можно измерить биологический возраст. Оценка такого возраста учитывает биологический износ организма и может отличаться от календарного возраста.

Это привело исследователей к мысли, что эпигенетические изменения сами могут вносить вклад в старение. «Мы поставили вопрос: если эпигенетические изменения являются драйвером старения, можно ли откатить изменения?» — говорит Дэвид Синклер, генетик в Гарвардской медицинской школе в Бостоне, Массачусетс и соавтор исследования «Можно ли обратить часы вспять?» в Nature.

Были основания предполагать, что такой подход может сработать. В 2016 году Бельмонте и его коллеги рассказали об эффекте экспрессии четырёх генов в мышах, генетически модифицированных на ускоренное старение. Уже было известно, что включение этих генов может заставлять клетки терять идентичность, приобретённую в ходе развития, то есть те черты, что, например, заставляют клетку кожи выглядеть и вести себя как клетка кожи, и возвращаться в состояние, подобное стволовой клетке. Но вместо того, чтобы включить эти гены и оставить их в таком виде, команда Бельмонте включила их только на несколько дней, а затем снова выключила, в надежде на возврат клеток в более молодое состояние без стирания их идентичности.

Результатом было то, что мыши старели медленнее, а расположение эпигенетических маркёров соответствовало таковому для более молодых животных. Но у техники были недостатки: предыдущая работа показала, что если гены добавить в виде нескольких копий или экспрессировать их слишком долго, у некоторых мышей развиваются опухоли.

Генетический переключатель

В лаборатории Синклера генетик Юаньчэн Люй искал более безопасный способ восстановить клетки. Он отбросил один из четырёх генов, использованных командой Бельмонте, который ассоциировался с вирусом, и упаковал оставшиеся три гена в вирус, который мог бы доставить их в клетки. Он также добавил переключатель, который позволил бы ему включать гены, давая мышам воду с лекарством. Отмена лекарства снова выключала бы гены.

Так как млекопитающие теряют способность регенерировать компоненты центральной нервной системы на ранних стадиях развития, Люй и его коллеги решили протестировать свой подход там. Они выбрали нервные клетки сетчатки глаза. Сперва они ввели вирус в глаз, чтобы проверить, позволит ли мышам экспрессия трёх генов восстановить повреждённые отростки нервных клеток. Ранее такое не наблюдалось ни для одного варианта лечения.

Люй вспоминает первый раз, когда он увидел отростки, регенерирующие из повреждённых клеток глаза. «Выглядело, как будто медуза прорастает из места повреждения, — говорит он. — У меня перехватило дух».

Команда продолжила исследование и показала, что их система улучшила остроту зрения мышей с возрастной потерей зрения или глаукомой — нарушением зрения из-за повышенного внутриглазного давления. Подход также сбросил распределение эпигенетических изменений до более молодого состояния в клетках мышей и человека, выращенных в лаборатории.

По словам Синклера, пока не ясно, каким образом клетки сохраняют память о более молодом эпигенетическом состоянии, но его коллеги пытаются это выяснить.

Скачок в клинику

Тем временем Гарвард дал лицензию на технологию бостонской компании «Life Biosciences», которая, по словам Синклера, проводит преклинические оценки безопасности для возможного применения технологии на людях. «Это был бы инновационный подход к лечению потери зрения, — говорит Ботонд Роска, директор Института молекулярной и клинической офтальмологии в Базеле, Швейцария, — но он скорее всего потребует значительной отладки перед тем, как его можно будет безопасно применять на людях»

История исследований старения полна невыполненными обещаниями потенциальных фонтанов молодости, которые не смогли совершить скачок к людям. Более десяти лет назад Синклер уже вызвал бурное обсуждение, предположив, что некоторые соединения, — включая одно, найденное в красном вине, — которые активируют белки под названием сиртуины, могут увеличить срок жизни. Хотя он и другие продолжают исследовать связи между сиртуинами и старением, которые первоначально наблюдались в дрожжах, точка зрения, что эти соединения можно было бы использовать для удлинения продолжительности жизни человека, так и не утвердилась и стала спорной.

«Решающим тестом будет то, когда другие лаборатории попытаются воспроизвести работу по перепрограммированию и испытают подход на других органах, подверженных старению, таких как сердце, лёгкие и почки», — говорит Джудит Кампизи, клеточный биолог в Институте исследований старения Бака в Новато, Калифорния.

Она предсказывает, что эти данные будут получены быстро. «Сейчас есть много лабораторий, работающих надо всем концептом перепрограммирования, — говорит Кампизи. — Нам стоит надеяться на лучшее, но, как и любая технология, она должна воспроизводиться и нуждается в развитии».

Оригинал: Reversal of biological clock restores vision in old mice

Перевод: Антон Меньшенин. Редакторы: Максим Коневзеров, Елена Королёва.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s