Старые и поврежденные клетки могут помнить, что значит быть молодыми. К такому провокационному выводу пришли ученые, перепрограммировавшие нейроны в глазах мышей, чтобы сделать их устойчивее и восстановить их после травм. Исследование доказывает, что ключ к пониманию процессов старения — и, возможно, омоложения — лежит в эпигеноме.
Гипотезу о том, что стареющие клетки могут сохранять воспоминания о своем молодом эпигеноме Максимина Юнь, биолог из Технологического университета Дрездена, называет «очень провокационной». Ее исследование «подкрепляет эту идею, но ни в коем случае не доказывает ее», сказала она. Но если другие ученые смогут воспроизвести результаты в других животных и объяснить механизм, ее работа приведет к появлению терапии для возрастных заболеваний глаз у людей.
Эпигенетические факторы влияют на наш метаболизм и восприимчивость к различным заболеваниям. Молекулярные биологи из Гарвардской медицинской школы, занимающиеся поиском стратегии омоложения организма, искали в эпигеноме признаки старения, пишет Science. В частности, их интересовал вопрос, знают ли клетки, как стать моложе и здоровее.
Для ответа на этот вопрос они ввели в клетки гены, кодирующие «факторы перепрограммирования», регулирующие экспрессию генов. Ученые выбрали три из четырех факторов, которые уже более 10 лет используются для превращения взрослых клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, то есть для своего рода возвращения в состояние эмбриона.
В частности, они сконцентрировали усилия на ганглионарных клетках — нейронах глаз, передающих информацию от фоторецепторов в мозг с помощью длинных древовидных структур аксонов, образующих оптический нерв. Молодые ганглионарные клетки отличаются от старых тем, что могут регенерировать оптический нерв, если он поврежден.
В опыте на мышах ученые разрушили оптические нервы животных, а затем ввели им безвредный вирус с тремя генами для факторов перепрограммирования. В результате некоторые ганглионарные клетки были спасены от гибели и даже отрастили новые аксоны.
Изучив паттерны метилирования — модификации молекулы ДНК без изменения ее последовательности — ученые обнаружили, что изменения, вызванные повреждением нерва, напоминают те, что происходят в стареющих клетках. В определенных частях генома терапия смогла обратить эти изменения. Также было установлено, что польза от введенных генов зависит от способности клеток менять свои паттерны метилирования — на мышей, у которых отсутствовали ферменты, необходимые для удаления метиловых групп из ДНК, лечение не действовало.
В другом эксперименте ученые ввели гены в глаза взрослых мышей, зрение которых было хуже, чем у молодых, примерно на 15%. Четыре недели спустя к ним полностью вернулась острота зрения.
Кампания Life Biosciences, основанная этими учеными, разрабатывает методы лечения старческих заболеваний, в том числе, глаукомы, и планирует повести испытания генной терапии на более крупных животных.
Journal information