Ученые перевели назад часы старения взрослых стволовых клеток

Ученые доказали, что процесс старения взрослых стволовых клеток, ответственных за регенерацию изношенных или поврежденных тканей, может быть повернут вспять. Возможно, это открытие приведет к разработке методов лечения целого ряда заболеваний, развивающихся как результат обусловленного старением человека повреждения тканей.
 
Способность к регенерации тканей и органов с возрастом снижается. Современные представления о роли стволовых клеток в процессе старения состоят в том, что живые организмы настолько стары, или настолько молоды, насколько стары или молоды их тканеспецифичные взрослые стволовые клетки. Поэтому идентификация молекул и понимание процессов, позволяющих взрослым стволовым клеткам инициировать самообновление – пролиферировать и затем дифференцироваться, чтобы омолодить поврежденную ткань – могут стать ключом к регенеративной медицине и, в конечном итоге, к излечению многих возрастных заболеваний.
 
Группа ученых во главе со специалистами из Исследовательского института старения Бака (Buck Institute for Research on Aging) и Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) провела исследование, которое показало, какие нарушения ограничивают деление взрослых стволовых клеток по мере их старения, то есть что происходит с их биологическими часами.
 
Статья об исследовании опубликована в журнале Cell Cycle.

«Мы продемонстрировали возможность повернуть вспять процесс старения человеческих взрослых стволовых клеток, вмешиваясь в активность небелковых кодирующих РНК, происходящих из областей генома, ранее считавшихся нефункциональным «геномным мусором»», - говорит  Виктория Луняк (Victoria Lunyak), адъюнкт-профессор Института Бака.
 
Именно взрослые стволовые клетки поддерживают здоровье тканей человеческого организма, заменяя старые или поврежденные клетки новыми. Они мультипотентны, что означает, что взрослая стволовая клетка может заменить любое количество соматических клеток той ткани и органа, к которым она принадлежит. Однако, так же как и клетки печени или любого другого органа, взрослые стволовые клетки претерпевают возрастные изменения, и по мере старения организм все менее способен заменять поврежденную ткань новой. Это и приводит к развитию целого букета возрастных заболеваний. Но если бы ученые нашли способ сохранить молодость взрослых стволовых клеток, их можно было бы использовать для восстановления сердечной мышцы после инфаркта, заживления ран, корректировки метаболического синдрома, синтеза инсулина у пациентов с диабетом 1 типа, лечения артрита и остеопороза и регенерации костной ткани.
 
Исследователи начали с предположения о том, что повреждения ДНК в геноме взрослых стволовых клеток должны кардинально отличаться от возрастных повреждений в обычных клетках организма. Как известно, в соматических клетках происходит укорочение  теломер – защитных концевых участков хромосом, в то время как во взрослых стволовых клетках длина теломер не изменяется. Так как большая часть повреждений, возникающих в процессе старения, считается результатом потери теломер, ученые пришли к выводу, что ключом к старению взрослых стволовых клеток должен являться другой механизм.
 
Используя для обработки экспериментальных данных вычислительные методы, они сравнили только что выделенные способные к самообновлению взрослые стволовые клетки молодых людей с клетками тех же людей, прошедшими длительное пассирование. Эта модель ускоренного старения взрослых стволовых клеток истощает их регенеративные возможности.
 
«Мы обнаружили, что во взрослых стволовых клетках большинство повреждений ДНК и связанных с ними изменений в хроматине приходится на области генома, известные как  ретротранспозоны», - говорит Кинг Джордан (King Jordan), адъюнкт-профессор Школы биологии Технологического института Джорджии. «Ретротранспозоны ранее считались нефункциональными элементами генома и были отнесены к «мусорной ДНК», но накапливающиеся данные указывают на то, что они играют важную роль в регуляции генома».
 
В то время как молодые взрослые стволовые клетки были способны подавить транскрипционную активность ретротранспозонов и справлялись с повреждением ДНК, старые взрослые стволовые клетки были не в состоянии подавить этот процесс. Это оказывает губительное влияние на способность стволовых клеток к регенерации и запускает процесс, известный как  клеточное старение.
 
«Подавив накопление токсичных транскриптов ретротранспозонов, мы смогли обратить процесс старения выращенных в культуре человеческих взрослых стволовых клеток вспять», - комментирует результаты работы Луняк. «Нам удалось не только омолодить «пожилые» стволовые клетки, но и, к нашему удивлению, вернуть их на более раннюю стадию развития, активировав «факторы плюрипотентности» - белки, играющие важнейшую роль в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток».
 
В ближайших планах ученых – продолжить эксперименты и выяснить, насколько омоложенные взрослые стволовые клетки пригодны для клинической регенерации тканей.

Источник Lifesciencestoday.ru
 
По материалам
Scientists Turn Back the Clock on Adult Stem Cells Aging 
Аннотация к статье Inhibition of activated pericentromeric SINE/Alu repeat transcription in senescent human adult stem cells reinstates self-renewal