Starnúce ľudské bunky možno omladiť technológiou kmeňových buniek
Podľa novej štúdie vedcov z lekárskej fakulty Stanfordskej univerzity môžu starnúce ľudské bunky omladnúť po stimulácii expresiou množstva proteínov podieľajúcich sa na embryonálnom vývoji. Vedci navyše zistili, že starším myšiam sa vrátila ich mladosť po tom, čo svalové kmeňové bunky podstúpili omladenie proteínov a boli neskôr transplantované späť do tela.
Štúdia bola zverejnená 24. marca 2020 v časopise Nature Communications.
Bielkoviny, tiež známe ako Yamanaka faktory, sa bežne používajú na transformáciu dospelých buniek na indukované pluripotentné kmeňové bunky. Indukované pluripotentné kmeňové bunky sa môžu transformovať na takmer akýkoľvek bunkový typ v tele, čím sa stanú dôležitou súčasťou regeneratívnej medicíny a pomáhajú objavovať nové lieky.
Výsledky štúdie ukázali, že stimulácia starých ľudských buniek k expresii týchto proteínov zvráti mnohé z molekulárnych znakov starnutia, vďaka čomu sa bunky podrobia liečbe podobnej mladým bunkám. Ak sa dospelé bunky transformujú na indukované pluripotentné kmeňové bunky, stanú sa mladými a pluripotentnými.
Transformácia dospelých buniek na pluripotentné bunky sa uskutočňuje ich opakovaným vystavením, po dobu asi 2 týždňov, sérii proteínov podieľajúcich sa na skorom embryonálnom vývoji. Tento mechanizmus spočíva v každodennom krátkodobom zavedení messengerovej RNA do dospelých buniek, čo pomáha pri syntéze proteínov Yamanaka. Tieto proteíny časom transformujú dospelé bunky na bunky podobné mladým, pluripotentným, embryonálnym bunkám, z ktorých pochádzajú. Počas tohto procesu bunky strácajú svoju predchádzajúcu pamäť a dostávajú sa do mladšieho stavu.
Vedci sa v poslednej dobe snažia zistiť, či vystavenie dospelých buniek proteínom Yamanaka niekoľko dní, nie týždňov, môže spôsobiť omladenie bez navodenia ich pluripotencie. V roku 2016 vedci zo Salkovho ústavu pre biologické štúdie v Kalifornii zistili, že expresia 4 faktorov Yamanaka u morčiat predĺžená dĺžka života až o 20%, nie je jasné, či to platí aj pre ľudský druh. Vedci v novej štúdii chceli vedieť, či budú starnúce ľudské bunky reagovať rovnako a či sa reakcia vyskytne v niekoľkých bunkových typoch alebo či bude platná pre viac tkanív. Vyvinuli metódu dočasného expresovania mediálnej RNA 6 faktorov preprogramovania, z toho 4 faktory Yamanaka a 2 ďalšie proteíny z ľudskej kože a krvných ciev. Pretože messenger RNA sa v bunkách rýchlo odbúrava, vedci dokázali kontrolovať trvanie signálu.
Vedci potom porovnali vzory génovej expresie ošetrených buniek a kontrolných buniek získaných od starších dospelých s neošetrenými bunkami od mladých ľudí. Ukázali sa bunky starších ľudí po iba 4 dni známky obrátenia procesu starnutia, počas tejto doby boli vystavení faktorom preprogramovania. Zatiaľ čo neošetrené starnúce bunky exprimovali vyššie hladiny génov spojených so známymi spôsobmi starnutia, ošetrené staršie bunky sa viac podobali mladým bunkám. Zdá sa, že aj ošetrené bunky boli asi o 1 rok a pol až 3 a pol roka mladší ako neošetrené bunky. Najväčší vekový rozdiel bol v bunkách kože, 3 a pol roka, a v bunkách krvných ciev, 7 a pol roka.
Vedci ďalej porovnali niekoľko príznakov starnutia (vrátane metabolizmu zlúčenín alebo eliminácie produktov bunkovej degradácie) s bunkami mladých ľudí, ošetrenými starými bunkami a neošetrenými starými bunkami. Výsledky preukázali výrazné omladenie všetkých príznakov starnutia.
Posledný experiment, ktorý vedci uskutočnili, súvisel svalové kmeňové bunky. Keď transplantovali ošetrené svalové kmeňové bunky späť morčatám, zvieratám sa obnovila svalová sila pozorovaná u mladších myší.
V neposlednom rade vedci izolovali bunky v chrupke ľudí s alebo bez artrózy a výsledky ukázali, že dočasné vystavenie buniek osteoartritídy preprogramovacím faktorom znižuje sekréciu zápalových molekúl a zlepšuje schopnosť buniek deliť sa a fungovať.
Aj keď je potrebných ešte veľa ďalších štúdií, dúfame, že sa vedcom jedného dňa podarí znovuobjaviť celé tkanivá.