Дряхлые «зомби»-клетки связаны со старением и множеством заболеваний, но печально известно, что обнаружить их в живой ткани очень сложно. Исследователи из Mayo Clinic совершили находчивый рывок с использованием аптамеров — крохотных молекул-трансформеров ДНК — чтобы избирательно метить эти изворотливые клетки. Проект возник в результате необычного разговора между двумя аспирантами, и быстро превратился в межлабораторное сотрудничество, в котором были обнаружены аптамеры, способные связываться с уникальными поверхностными белками стареющих клеток.
Одна из потенциальных стратегий лечения широкого спектра болезней заключается в нацеливании на стареющие клетки. Эти клетки, также известные под названием «клетки-зомби», перестают размножаться, но не выводятся из организма, в отличие от нормальных клеток. Они появляются при многих болезнях, включая рак, болезнь Альцгеймера и на всём протяжении процесса старения. Хотя учёные работают над методами по устранению или исправлению этих клеток, основная проблема заключается в том, чтобы обнаружить их в пределах живой ткани, не тревожа близлежащие здоровые клетки.
Исследователи из Mayo Clinic, опубликовавшие свою работу в журнале Aging Cell, описывают новый метод мечения стареющих клеток. В своём подходе они используют «аптамеры» — короткие участки синтетической ДНК, сворачивающиеся в трёхмерные структуры. Эти структуры могут прикрепляться к белкам на внешней поверхности клеток. В экспериментах с мышиными клетками учёные обнаружили несколько редких аптамеров, выбранных более чем из 100 триллионов случайных последовательностей ДНК, которые смогли распознать специфические поверхностные белки и пометить стареющие клетки.
«С помощью этого подхода был установлен принцип, что аптамеры — это технология, которую можно использовать, чтобы различать стареющие и здоровые клетки, — говорит биохимик и молекулярный биолог Джим Малер, главный автор исследования. — Хотя это исследование — только первый шаг, его результаты предполагают, что этот подход в итоге может применяться к клеткам человека».
Как случайный разговор привёл к сотрудничеству
Идея, которая привела к этому проекту, возникла, когда выпускник Mayo Clinic поделился нетривиальной мыслью в ходе случайного разговора с одногруппником.
Кинан Пэрсон, недавно получивший степень Ph.D. в аспирантуре института биомедицинских наук Mayo Clinic, работал с д-ром Малером над возможностью использования аптамеров для лечения нейродегенеративных заболеваний и рака мозга.
В то же самое время, несколькими этажами выше, ещё один аспирант, Сара Яким, изучала стареющие клетки в лаборатории исследователя Натана ЛеБрассё.
Их пути сошлись на учёном собрании, где они обменялись соображениями о своих дипломных проектах. Д-р Пэрсон высказал предположение о том, что аптамеры могут быть адаптированы для обнаружения стареющих клеток. «Я подумал, что это хорошая мысль, но я не знал ничего о процессе подготовки клеток к тестированию, а Сара была в этом деле специалистом», — говорит д-р Пэрсон, ставший ведущим автором публикации.
Кураторы поддержали смелую идею студентов
Студент обратились со своей концепцией к своим наставникам и исследователю Даррену Бейкеру, который специализируется на лечении стареющих клеток. Д-р Малер вспоминает, что первоначально эта идея показалась ему «сумасшедшей», но что над ней стоило поработать. Все три наставника поддержали предложение. «Нам откровенно понравилось, что это была идея учеников, и в ней сливались две области исследований», — говорит д-р Малер.
«Поскольку ранние эксперименты показали обнадёживающие результаты, эта пара задействовала других студентов из своих лабораторий. Тогдашние аспиранты Брэндон Уилбэнкс, Луис Прието и Кэролайн Доэрти привнесли новые методы, включая передовую микроскопию и дополнительные типы тканей. «Появился стимул приложить больше усилий, — говорит д-р Яким, —поскольку нам стало понятно, что этот проект будет иметь успех».
Открытие новых подсказок о стареющих клетках
Помимо получения метода маркирования, исследование предоставило новые данные о биологии стареющих клеток. «На данный момент не существует универсальных маркеров, характеризующих стареющие клетки. Прелесть этого подхода в том, что мы позволили аптамерам выбрать молекулы, с которыми они свяжутся».
Учёные обнаружили, что несколько аптамеров прикреплялись к варианту белка под названием фибронектин на поверхности мышиных клеток. Учёным до сих пор неизвестно, каким образом этот вариант фибронектина связан со старением. Однако, его открытие предполагает, что аптамеры могут помочь в идентификации уникальных характеристик стареющих клеток.
Потенциальное применение для здоровья человека
Требуется дальнейшая работа по поиску аптамеров, которые могут надёжно обнаруживать стареющие клетки в человеческой ткани. Если аптамеры могут быть адаптированы для этой цели, в конце концов их можно будет использовать для транспортировки препаратов непосредственно в эти клетки. Д-р Пэрсон отмечает, что аптамеры менее затратны и более гибки, чем привычные антитела, традиционно используемые, чтобы отличить один тип клеток от другого.
«Этот проект продемонстрировал новую концепцию», — говорит д-р Малер. «Дальнейшие исследования могут расширить этот подход до применения к стареющим клеткам при болезнях человека».
Автор статьи — Кейт Леджер (Kate Ledger).
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материал предоставлен Mayo Clinic.
Вам также может быть интересно: