Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки

Это значит, что мы можем сегодня для каждого человека получать плюрипотентные стволовые клетки и из них делать персональные тканевые либо клеточные препараты, чтобы, например, использовать их в целях регенеративной медицины либо изучать те или иные патологии. А может, оставаться вечно молодым?

Недавно ученые, кажется, чуть-чуть приблизились к ответу на этот вопрос [17].

Исследователи смешали три фактора Яманаки (из четырех) с клетками кожи взрослого человека, чтобы таким образом перепрограммировать эти клетки. Такой «коктейль» вводили в поврежденные клетки сетчатки в задней части глаз слепых мышей и «включали» их с помощью определенных химических веществ. Мыши восстановили большую часть своего зрения. Затем команда взялась за клетки мозга, мышц, почек и восстановила их до гораздо более молодого состояния.

«Одним из наших достижений стало понимание того, что, если вы используете этот набор из трех факторов, мыши не «молодеют до конца», что может вызвать рак или что-то еще. Вместо этого клетки омолаживаются на 50–75 % и потом останавливаются («откат назад»). Как клетки это делают, пока неизвестно», – отметил руководитель научной группы.

На основе этого исследования профессор сформулировал «информационную теорию старения». Идея которой – «откатить» клетки не до «заводских настроек», а до определенной «резервной копии» (как в компьютере). Сейчас эта же команда ученых пытается найти способ равномерно доставить «молодильный коктейль» в каждую клетку.

До этого эксперимента ученые уже несколько раз пытались омолодить клетки у мышей, показывая, что старение можно обратить вспять более одного раза, и сейчас они тестируют такую перезагрузку у приматов. Но могут пройти десятилетия или столетия, прежде чем какие-либо клинические испытания против старения начнутся на людях.

Одна из теорий старения гласит, что теломеры с каждым делением укорачиваются. О теломерах вы уже узнали из первой главы, давайте еще немного углубимся в эту тему. Укорочение теломер связано с тем, что фермент ДНК-полимераза, восстанавливающий структуру ДНК, не умеет копировать концевые участки хромосом. И чтобы не потерять информацию, на концах хромосом находятся теломеры. У них есть и защитная функция – предотвращать склеивание хромосом между собой.

Жизнь клетки зависит от остатка длины теломер: при сильном укорочении она запускает процессы старения и гибели, чтобы избежать склеивания хромосом и серьезных мутаций. Стволовые же клетки делятся очень много раз и содержат фермент теломеразу, который восстанавливает эти участки. Мутации, нарушающие работу этого фермента, вызывают наследственные заболевания. Ученые из Бостонской детской больницы под руководством Сунита Агарвала несколько лет назад показали, что в развитие теломерных заболеваний вовлечен ген, правильная работа которого важна для нормального формирования и стабилизации теломеразы [8]. Исследователи сосредоточились на изучении PAPD5 – белка, подавляющего работу гена PARN. Чтобы найти молекулу, которая будет препятствовать работе белка PAPD5, ученые проанализировали более 100 тысяч химических веществ. Наиболее подходящие молекулы протестировали на культурах клеток, полученных от пациентов с дискератозом, а затем на лабораторных мышах, которым предварительно пересадили стволовые клетки человека с мутациями в гене PARN, ведущими к развитию дискератоза. Действие молекул-ингибиторов PAPD5 приводило к восстановлению длины теломер в трансплантированных клетках, не влияя при этом на способность животных образовывать различные виды клеток крови.

Врожденный дискератоз – генетически обусловленный синдром, при котором костный мозг не вырабатывает достаточно клеток крови. Характерные симптомы при этом: аномалии на кожных покровах, поражение слизистых оболочек, ломкость ногтевой пластины.

А есть ли предел для функционирования стволовых клеток? Биолог Эван Снайдер из Санфордского института медицинских исследований задумал перепрограммировать клетки 114-летнего пациента [19]. До сих пор считалось, что настолько старые стволовые клетки уже теряют свою «суперспособность».

Благодаря выборочному анализу клеток людей, чей возраст перешагнул целый век, удалось заметить особенность: тела этих долгожителей демонстрируют меньшую склонность к возрастным заболеваниям (например, болезням Альцгеймера и Паркинсона). Вероятно, дальнейшее изучение особенностей генов долгожителей даст возможность противостоять многим возрастным болезням, ухудшающим качество жизни!

Глаз из стволовых клеток

В сентябре 2019 года стало известно, что японцы впервые в мире провели человеку пересадку роговицы [6] на основе ИПСК, а не биоматериала погибших доноров, как делалось это ранее.