Боннские исследователи омолодили человеческие клетки в пробирке

Исследователям из Университетской клиники Бонна и Боннского университета удалось значительно омолодить человеческие клетки в пробирке. Они напрямую перепрограммировали предшественники эритроцитов в нервные стволовые клетки, из которых в дальнейшем могут развиться нейроны. При этом «молекулярные часы», показывающие возраст клетки, были сброшены: например, клетки крови 80‑летнего человека превратились в стволовые клетки с молекулярным возрастом менее 20 лет. Поскольку омоложение происходило медленно, этот метод пригоден для детального изучения механизмов, лежащих в его основе. Результаты опубликованы в журнале Aging Cell.

Человеческий организм содержит сотни разных типов клеток; все они происходят от оплодотворённой яйцеклетки и имеют одинаковую ДНК, но в процессе развития приобрели устойчивую «профессиональную» специализацию: клетка кожи в норме не превращается в клетку печени, а кровяная клетка — в нейрон.

В лаборатории эту судьбу можно изменить: с помощью набора факторов транскрипции учёные заставляют клетки считывать другие наборы генетических инструкций и идти по иному пути развития. Так, из клеток кожи может вырасти нервная ткань, которую в перспективе надеются использовать для лечения нейродегенеративных заболеваний.

Молекулярные часы резко сбрасываются

В описанном исследовании учёные напрямую превращали предшественники эритроцитов в нервные стволовые клетки; при последующей трансплантации в мозг мышей эти клетки образовывали связи с существующими нейронами.

«Однако в нашем нынешнем исследовании мы сосредоточились на другом: на том, что клетки заметно омолаживаются в процессе перепрограммирования», — отмечает профессор Брюстле, также член Трансдисциплинарного исследовательского направления (TRA) Life & Health при Боннском университете. Для оценки они использовали так называемые молекулярные часы, которые фиксируют эпигенетические изменения ДНК — модификации, влияющие не на саму генетическую информацию, а на то, насколько активно та или иная часть генома читается.

Эпигенетические часы клеток в результате перепрограммирования значительно сдвинулись назад: клетки 80‑летнего до преобразования показали молекулярный возраст менее 20 лет. «Мы также знаем, что это эпигенетическое омоложение сопровождается тем, что клетки действительно ведут себя как молодые», — добавляет Брюстле.

За 50 дней клетки стали примерно на 60 лет моложе.

Ранее эффект омоложения при перепрограммировании отмечали преимущественно в двухэтапных процедурах: сначала клетку переводили в плюрипотентное состояние, где у неё открывались почти все возможные пути развития, а затем уже направляли в нужный тип, например в нервные стволовые клетки.

«В отличие от этого, мы превращали клетки крови прямо в нервные стволовые клетки, минуя стадию плюрипотентности», — объясняет Брюстле. При таком прямом подходе омоложение шло постепенно, и исследователи могли отслеживать его течение более 100 дней.

Это даёт уникальную экспериментальную модель: поскольку эпигенетические часы медленно перезагружаются в течение нескольких недель, на её примере можно изучать, какие факторы и вещества ускоряют или замедляют процесс омоложения.

Для нейробиологии это особенно важно, подчёркивает профессор Брюстле: возраст остаётся ключевым фактором риска нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.