Онкологические клетки, которые являются бессмертными и способны неограниченно делиться, обладают множеством мутаций и аномалий в своих генах и хромосомах. Это приводит к нарушению нормальных механизмов регуляции клеточного цикла и контроля роста клеток.
Всякий раз, когда клетки делятся, копируется их генетический материал, который в процессе старения становится нестабильным и менее функциональным, что приводит к потере способности клеток к делению.
Существует множество исследований, которые направлены на изучение процессов старения и разработку методов, которые могут замедлить этот процесс. Например, существуют препараты, которые могут активировать гены, ответственные за защиту клеток от стресса и повреждений, такие как средства, основанные на ресвератроле или метформине.
Также исследователи изучают возможность регенерации тканей и клеток, которые были повреждены или утрачены в процессе старения, путем использования стволовых клеток или других методов.
Предел Хейфлика (Hayflick limit) - это количество делений клетки, которое она может совершить перед тем, как перестанет делиться и начнет стареть. Этот предел связан с тем, что концы хромосом (теломеры) сокращаются с каждым делением клетки, и когда они достигают определенной длины, клетка больше не может делиться.
Однако, есть клетки, которые не ограничены пределом Хейфлика, например, стволовые клетки и клетки рака. Стволовые клетки могут неограниченно делиться и имеют способность дифференцироваться в разные типы клеток, что делает их потенциально ценными для медицинских исследований.
Стволовые клетки - это клетки, которые имеют потенциал превращаться в любой тип клеток в организме, их еще называют клетками-предшественниками. Их использование может быть одним из способов регенерации тканей и клеток.
Существуют разные типы стволовых клеток, например, эмбриональные клетки и взрослые стволовые клетки.
- Эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в любой тип клеток организма, но их использование ограничено этическими и юридическими вопросами.
- Взрослые стволовые клетки встречаются во многих тканях организмов и обладают способностью к самообновлению и дифференцировке в различные типы клеток в той же ткани или соседних.
Существует несколько методов использования стволовых клеток для регенерации тканей и клеток:
- Трансплантация стволовых клеток. В этом методе стволовые клетки извлекают из тканей донора или получателя и переносят в поврежденную или больную ткань. В этом случае стволовые клетки способны заменить поврежденные клетки и восстановить функцию ткани.
- Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки). Этот метод заключается в перепрограммировании взрослых клеток в стволовые клетки, которые затем могут быть дифференцированы в различные типы клеток. iPS-клетки могут быть получены из кожи, крови и других тканей.
- Аутологичная стволовая клеточная терапия. В этом методе стволовые клетки извлекаются из собственной крови, костного мозга или жировой ткани пациента и затем переносятся в поврежденную или больную ткань. Это позволяет избежать рисков отторжения и инфекций.
iPS-клетки (induced pluripotent stem cells) - это клетки, которые были преобразованы из специализированных (дифференцированных) клеток в состояние, близкое к состоянию эмбриональных стволовых клеток. Это достигается путем введения генетических факторов, таких как OCT4, SOX2, KLF4 и c-MYC, в специализированные клетки.
Эти гены, которые обычно присутствуют в эмбриональных стволовых клетках, могут перезапустить генетическую программу клетки, возвращая ее к более неспециализированному состоянию. В результате получаются iPS-клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток в организме.
iPS-клетки имеют потенциал использоваться в медицинской терапии и исследованиях, так как они могут быть использованы для создания тканей, органов или терапевтических клеток, которые не вызовут отторжения организмом получателя. Кроме того, iPS-клетки могут использоваться для изучения заболеваний, которые раньше были трудными для моделирования, и для тестирования новых лекарственных препаратов.
Теперь относительно вопроса о "достижении бессмертия". Хотя iPS-клетки имеют необычайный потенциал для регенерации тканей и клеток, они не могут обеспечить бессмертие человека.
- Во-первых, существует ограничение по количеству раз, которое клетки могут делиться, которое определяется ограничением генома клетки, называемым "предел Хейфлика".
- Во-вторых, существуют другие процессы старения, которые не связаны с делением клеток и которые также приводят к ухудшению здоровья и смерти.
Вариант с CRISPR/Cas9 - это технология, которая используется для редактирования генома организмов. Эта технология была разработана на основе механизма иммунной защиты бактерий от вирусов. Ключевым элементом системы являются молекулы РНК, которые способны определять конкретные последовательности ДНК, а также белки, которые обрезают или заменяют эти участки.
Принцип работы технологии заключается в том, что молекула РНК, специфически связывающаяся с участком ДНК, направляет белок Cas9 к этому участку, где он обрезает ДНК. В зависимости от того, что происходит с ДНК после обрезания, могут возникнуть различные эффекты. Например, если удаленный участок не был заменен новым, то клетка может начать процесс восстановления участка, в результате которого могут возникнуть различные мутации. Если удаленный участок заменен новым, то это может привести к изменению функции гена.
Одним из подходов для достижения бессмертия с помощью CRISPR/Cas9 может быть удаление генов, которые контролируют процесс старения клеток. Также можно изменить гены, которые отвечают за процесс апоптоза, чтобы предотвратить смерть клеток.