Анна Амгейзер

© Babr24.com

ЗдоровьеНаука и технологииМир Россия

9421

07.12.2020, 18:59

Ученые из США научились омолаживать клетки и тем самым лечить глаукому

Поврежденные глаукомой нейроны сетчатки впервые регенерировали. Зрение восстанавилось даже у пожилых испытуемых.

Американские биологи с помощью технологии частичного репрограммирования добились омоложения клеток. Вначале эксперимент проводился на мышах. Ученые ввели в глаза испытуемых вирусные векторы с генами факторов Яманаки, которые восстановили их работоспособность. То же самое удалось сделать и со стареющими животными — факторы Яманаки вернули мышам прежнюю остроту зрения.

Факторы Яманаки названы в честь Синъя Яманаки – японского ученого, который в 2006 году впервые в мире получил индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) и приобрел всемирную известность. В 2012 году получил за эти работы совместно с британским биологом Джоном Гёрдоном Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Он разработал особый метод программирования клеток для их омоложения.

Ученые пришли к выводу, что за омолаживающий эффект здесь отвечает деметилирование: под действием факторов Яманаки в клетках восстанавливается «молодой» набор эпигенетических меток на ДНК. А вот каким образом клетка «помнит» о том, какой набор меток соответствует ее молодости — пока совершенно неясно, говорится в журнале Natural.

Одно из отличий старых клеток от молодых – набор эпигенетических маркеров, то есть метильных меток на ДНК и гистоновых белках, на которые эта ДНК накручена. С течением времени одни гены приобретают эти метки, а другие теряют. Таким образом в клетке меняется комплект генов, которые доступны для считывания информации, и из-за этого стареющая клетка теряет разные свойства, присущие молодой — например, способность делиться, превращаться в другие клеточные типы или избавляться от молекулярного мусора. Поэтому набор меток на ДНК можно использовать, чтобы измерить биологический возраст человека.

До сих пор нет работающих методов снижения возраста. Зато можно «обнулить» эпигенетический возраст для отдельных клеток. Этого можно добиться с помощью технологии репрограммирования, который разработал Синъя Яманака. Суть ее в том, что в клетки вводят четыре фактора транскрипции (факторы Яманаки), которые превращают их из дифференцированных в стволовые, аналогичные клеткам на ранних стадиях эмбриогенеза — и эпигенетический возраст тоже начинает соответствовать зародышевому состоянию.

Применить эту технологию к целому организму гораздо сложнее. Во-первых, для того, чтобы омолодить организм, не нужно превращать его клетки в зародышевые. Это было бы даже вредно — из них могут вырасти опухоли, а свои функции они при этом выполнять перестанут. Эту проблему могло бы решить частичное репрограммирование — например, когда факторы транскрипции вводят в клетки на короткое время.

Еще одна сложность состоит в том, чтобы подействовать на все клетки организма одновременно. Этого результата удалось добиться на преждевременно стареющих мышах, которым с помощью репрограммирования продлили жизнь на 30 процентов. Но для этого мышей пришлось генетически модифицировать — то есть встроить гены факторов Яманаки в геном испытуемых, чтобы можно было запускать их работу по сигналу извне.

Для этого ученые создали аденовирусный вектор, который должен был доставить в клетки мышей гены трех факторов Яманаки (четвертый, как наиболее онкогенный, было решено исключить). Это позволяет не модифицировать организм целиком, а ввести гены в отдельные исследуемые клетки. При этом все три гена находились под контролем промотора, который запускается только под действием препарата доксициклина. Таким образом авторы работы получили возможность запускать и тормозить работу факторов Яманаки извне — просто добавляя животным доксициклин в питьевую воду.

В первую очередь исследователи проверили безопасность методики. Они вводили свой вектор и молодым пятимесячным и пожилым двадцатимесячным мышам, при этом периодически активировали работу факторов Яманаки. Отличий в состоянии здоровья и в количестве опухолей замечено не было.

Затем биологи протестировали свою методику омоложения клеток на ганглионарных клетках сетчатки. Это нейроны, по отросткам которых нервные импульсы от глаза поступают в мозг. Они примечательны тем, что способны регенерировать и отращивать новые аксоны у зародышей и новорожденных, но теряют это свойство с возрастом — и поэтому повреждение зрительного нерва, например при глаукоме необратимо.

Количество регенерирующих аксонов в зрительном нерве мышей после травмы. Голубая линия – применение факторов Яманаки

Мышам сначала впрыскивали внутрь глаза вирусные векторы и запускали работу факторов Яманаки доксициклином. Потом повреждали зрительный нерв, а затем вводили красители, которые помечали растущие аксоны. Оказалось, что под действием факторов Яманаки количество регенерирующих аксонов увеличивается почти в 5 раз — но только тогда, когда вектор содержал все три фактора.

Немаловажно, что запустить регенерацию удалось как у молодых (1 и 3 месяца), так и у пожилых (12 месяцев) мышей. Похожие результаты авторы работы получили и на человеческих нейронах — правда, только in vitro, то есть вне человеческого организма.

Кроме того, ученым удалось улучшить остроту зрения и при повреждении глаз. Мышам вводили микрогранулы в переднюю камеру глаза, чтобы повысить давление и вызвать глаукому. После этого в стекловидное тело впрыскивали аденовирусные векторы с факторами Яманаки и на 4 недели запускали их работу доксициклином. За месяц лечения репрограммированием исследователям удалось вернуть около половины потери остроты зрения у мышей. Это первый пример восстановления зрения после травмы нерва при глаукоме.

Эту же методику ученые применили к стареющий одиннадцатимесячным мышам, у которых острота зрения снижается даже в отсутствие глаукомы. Оказалось, что и у них введение факторов Яманаки позволяет улучшить зрение до уровня молодых особей. Данное исследование подтвердило гипотезу о том, что репрограммирование можно использовать для обращения возрастных изменений, не связанных с конкретной болезнью.

На графике показана острота зрения до (красный) и после (синий) введения факторов Яманаки. Справа молодые мыши, слева – пожилые.

Методика репрограммирования может быть применена и к людям. Поскольку глаз отделен от основного кровотока прочными барьерами, и аденовирусные векторы, введенные внутрь глаза, не должны не попасть в остальные органы. По этой же причине именно в глазу человека впервые попробовали имплантацию репрограммированных клеток, а также генетическое редактирование на живом организме.

В исследовании было важно узнать как изменяется метилирование ДНК. Измерив эпигенетический возраст нейронов по набору меток на рибосомальных генах, ученые заметили, что травма зрительного нерва повышает возраст клеток, а работа факторов Яманаки его снижает. При этом когда в нейронах заблокировали работу деметилаз — белков, которые снимают метки с ДНК — регенерировать они не смогли. Соответственно, для того, чтобы вернуть нервным клеткам способность отращивать аксоны, необходимо снизить их эпигенетический возраст.

Как мы помним, в эксперименте со стареющими здоровыми мышами никакой травмы глаза не было, и нервные клетки не нуждались в новых отростках. Значит, там факторы Яманаки и деметилирование смогли изменить что-то в самой физиологии клеток и вернуть им прежнюю работоспособность. Исследователи подсчитали, что в стареющих ганглионарных клетках изменяется экспрессия 464 генов, и 90 процентов из них возвращаются на «молодой» уровень после введения факторов Яманаки.

Таким образом, оказалось, что репрограммирование клеток может вернуть их в молодое состояние, не превращая в стволовые. При этом клетки не теряют прежних функций и работоспособности, но «перезагружают» свои эпигенетические метки на ДНК. Это значит, что если клетка может вернуться к «молодому» эпигенетическому состоянию, то оно где-то должно быть зафиксировано. Авторы работ признаются, что точного ответа на этот вопрос у них нет. Но они предполагают, что это «исходное состояние» может как-то кодироваться другими модификациями ДНК, изменениями хроматина или ДНК-связывающими белками. И если это исходное больное состояние удастся обнаружить и декодировать, то возможно, ученые научатся снижать эпигенетический возраст и в других тканях и органах, а не только в отдельно взятых нейронах глаза.

Технология репрограммирования – новый метод лечения и применяется на людях нечасто. Журнал N+1 сообщает, что изестны отдельные случаи, когда пациентам пересаживали роговицу из репрограммированных клеток и нейронов, чтобы затормозить болезнь Паркинсона. А с мышами ученые вовсю экспериментируют in vivo, то есть на живом организме. Например, недавно удалось превратить клетки нейроглии в полноценные нейроны, а селезенку — в работоспособную печень. С такими темпами регенерация и омоложение клеток вскоре станут доступны человеку.

Анна Амгейзер

© Babr24.com

ЗдоровьеНаука и технологииМир Россия

9421

07.12.2020, 18:59

URL: https://babr24.com/?IDE=207990

bytes: 9440 / 8800

Поделиться в соцсетях:

Экслюзив от Бабра в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Автор текста: Анна Амгейзер.

Другие статьи в рубрике "Здоровье"

Первую из семи поликлиник готовы ввести в эксплуатацию

В Новосибирске поликлинику №7 наконец-то готовы сдать в эксплуатацию. Первым из семи объектов по государственно-частному партнёрству в ближайшее время смогут пользоваться новосибирцы. Компания «ВИС» утверждает, что к сдаче готовятся ещё две поликлиники.

Адриан Орлов

ЗдоровьеЭкономика и бизнесОбществоНовосибирск

5284

14.03.2024

Тучная Монголия: статистика и тенденции

Избыточный вес жителей Земли уже давно встал в ряд с такими глобальными вызовами, как плохая экология и недостаток ресурсов. Не чужда эта проблема и Монголии, где статистика ожирения среди населения медленно, но верно растет.

Эрнест Баатырев

ЗдоровьеМолодежьОбществоМонголия Россия Китай

4846

14.03.2024

Путь к безопасности: объединение Монголии и Южной Кореи в борьбе с эпидемиями

Влияние Южной Кореи на монгольское общество прослеживается во многих сферах и отраслях. Одним из примеров успешного обмена опытом является сотрудничество в области здравоохранения. В этом материале Бабр расскажет о новом витке взаимоотношения двух стран.

Эрнест Баатырев

ЗдоровьеОбществоМонголия

2190

26.02.2024

Нам пишут: развал иркутского здравоохранения – глупость министерства или «отмыв» денег?

В редакцию Бабра поступило обращение жителя Иркутской области, столкнувшегося с серьезными трудностями при прохождении лечения онкологического заболевания.

Глеб Севостьянов

ЗдоровьеСкандалыРасследованияИркутск

39257

14.02.2024

Роспотребнадзор: санитарный контроль в руинах

Санитарные нормы и правила являются основными инструментами для обеспечения безопасности и безвредности факторов окружающей среды человека. Однако последние изменения, предложенные Роспотребнадзором, вызвали многочисленные споры и критику со стороны общественности.

Анна Моль

ЗдоровьеЭкологияОфициозИркутск Россия

14790

14.02.2024

Политика и здравоохранение: Монголия борется с влиянием табачных компаний

Борьба за общественное здоровье в Монголии приобретает статус национальной идеи. Все чаще в стране провозглашаются новые векторы в сторону улучшения экологии, борьбы с алкоголизмом и онкологическими заболеваниями. Еще одним направлением является борьба с негативными последствиями курения.

Эрнест Баатырев

ЗдоровьеОбществоПолитикаМонголия

11748

14.02.2024

Скандальный объект от ТДСК презентовали Путину

«Поздравляю вас. Надеюсь, что всё будет организовано лучшим образом», – сказал президент РФ Владимир Путин после того, как губернатор Томской области Владимир Мазур отчитался за хирургический корпус онкодиспансера.

Андрей Игнатьев

ЗдоровьеРасследованияЭкономика и бизнесТомск

14609

09.02.2024

Борьба с онкологическими заболеваниями в Монголии: тактика и стратегия

Проблема онкологических заболеваний в Монголии стоит очень остро. Страна является лидером не только Азиатско-Тихоокеанского региона, она возглавляет различные мировые антирейтинги. Эта тема стала еще более актуальной в преддверии Всемирного дня борьбы против рака, который отмечается 4 февраля.

Эрнест Баатырев

ЗдоровьеОбществоМонголия

2992

31.01.2024

Квест в иркутской поликлинике: а слабым туда и дорога!

Буквальное воплощение пословицы «Время лечит» обнаружили читатели Бабра в иркутской поликлинике №9. Пока пациент доберется до невролога или, к примеру, пульмонолога, природа сама решит судьбу его организма.

Георгий Булычев

ЗдоровьеОбществоМаразмИркутск

6724

26.01.2024

Лекарства — прибыльный бизнес в Монголии: реальное положение дел в отрасли

В Монголии прошло заседание специального комитета по качеству и цене лекарств. В исполнительной власти этот вопрос относится к национальной службе здравоохранения, подведомству местного минздрава.

Виктор Кулагин

ЗдоровьеПолитикаЭкономика и бизнесМонголия

13260

19.01.2024

Обзор иркутских клиник. Харлампиевская клиника: некомпетентность врачей по оверпрайсу

Харлампиевская клиника позиционирует себя как современная многопрофильная клиника в Иркутске. Однако на основе регулярных жалоб клиентов клиники можно сделать вывод, что данное медицинское учреждение находится не на очень высоком уровне.

Анна Моль

ЗдоровьеЭкономика и бизнесОбществоИркутск

34647

18.01.2024

Электронные сигареты под запретом: борьба за здоровье детей в Монголии

В последнее время в Монголии зафиксирован заметный рост употребления электронных сигарет. Наиболее подверженными относительно новой форме старой вредной привычки оказались несовершеннолетние. В этом материале Бабр расскажет об ограничениях, введенных на территории Улан-Батора.

Эрнест Баатырев

ЗдоровьеМолодежьОбществоМонголия

24938

27.12.2023

Лица Сибири

Стрельцов Андрей

Костина Оксана

Зюганов Геннадий

Егорычев Александр

Чимэдийн Сайханбилэг

Куперт Андрей

Слепнев Борис

Соломатина Татьяна

Лудупова Евгения

Зайцев Илья