Группа ученых из Гарвардской медицинской школы разработала шесть химических коктейлей, способных менее чем за неделю омолодить клетки человека без необходимости в генетической терапии и без вреда для их идентичности.
Вся жизнь, по своей сути, строится вокруг хранения и сохранности информации. В клетках человека, как и у всех эукариотов — живых организмов с оформленным ядром, — есть два основных хранилища информации: геном и эпигеном. Хотя эти хранилища работают взаимозависимо, чтобы координировать работу всех молекулярных механизмов в клетке, фундаментально они различаются.
Генетическая информация может считаться цифровой, поскольку более-менее однозначно кодируется в виде последовательности нуклеотидов ДНК и в значительной степени неизменна во всех клетках на протяжении жизни человека. Напротив, эпигенетическая информация кодируется менее стабильной цифро-аналоговой системой, различающейся между клетками и меняющейся во времени и в ответ на воздействия окружающей среды. Она состоит из информации о множестве молекулярных меток ДНК, регулирующих активность генов и последующие изменения в синтезе белков во время роста и деления клеток.
Одним из признаков старения организма на клеточном уровне считается потеря этой эпигенетической информации. Клеточное старение приводит к остановке клеточного цикла, потере клеточной идентичности, а затем и полной дисфункции клеток. Для организма это выражается в снижении способности к заживлению ран, ремоделированию тканей, предотвращению рака за счет остановки деления старых и поврежденных клеток, а также в развитии других типичных возрастных заболеваний.
Как оказалось, этот процесс можно обратить путем экспрессии специфических генов, называемых факторами Яманака, что превратит взрослые и даже старые клетки обратно в стволовые. Тем не менее на живых организмах такой «фокус» не всегда работает: полученные стволовые клетки могут начать неконтролируемо делиться, приводя к развитию рака. Кроме того, метод требует доставки генетического материала в стареющие клетки с помощью аденоассоциированных вирусов или липидных наночастиц, что вызывает определенные опасения по поводу безопасности процедуры и возможных побочных эффектов.
Группа исследователей из США во главе с биологами из Гарвардской медицинской школы нашла выход из этой ситуации. Ученые провели масштабный скрининг наборов молекул, способных добиться аналогичных результатов по омоложению клеток человека. В результате они определили шесть химических коктейлей молекул, восстанавливающих молодость клеток менее чем за неделю без необходимости вводить генетический материал и без побочных эффектов в виде рака.
Авторы назвали свой подход с применением специальных химических коктейлей методом EPOCH («эпигенетическое программирование здоровья старых клеток»). Помимо описанных выше плюсов, у EPOCH есть еще одно важное преимущество: этот процесс не влияет на клеточную идентичность, то есть старая клетка кожи после процедуры не становится стволовой, а остается клеткой кожи, только несколько более молодой. О своем открытии исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Aging.
«До недавнего времени лучшее, что мы могли сделать, — это замедлить старение. Новые открытия предполагают, что теперь мы можем обратить его вспять. Однако ранее этот процесс требовал генетической терапии, что ограничивало его широкое использование. Наше открытие дает возможность обратить вспять старение с помощью одной таблетки, начиная от улучшения зрения и заканчивая эффективным лечением многочисленных возрастных заболеваний», — подытожил соавтор исследования Дэвид Синклер (David Sinclair), профессор кафедры генетики и содиректор Центра биологических исследований старения Пола Ф. Гленна в Гарвардской медицинской школе.
По словам ученых, будущая работа будет направлена на понимание того, как долго сохраняются эффекты лечения методами EPOCH и обращают ли они вспять признаки старения, увеличивая продолжительность жизни у мышей. Впоследствии исследователи надеются перенести свою методику на лечение и омоложение человека.