Процесс старения сопровождается постепенным снижением всех функций организма. Замедляется метаболизм, уменьшается мышечная масса, кости становятся хрупкими, снижается зрение и слух. Кроме того, повышается риск развития деменции, сердечно-сосудистых заболеваний и рака. На протяжении десятилетий ученые пытались замедлить или даже обратить вспять эти эффекты. Группа специалистов из Института Салка сообщает, что им удалось безопасно и эффективно обратить вспять процесс старения у мышей, частично восстановив их клетки до молодого состояния.
Чтобы достичь этого результата, исследователи перепрограммировали молекулярные часы в клетках пожилых мышей, используя четыре молекулы, известные как «факторы Яманаки» — по имени японского ученого, который их открыл. «Помимо решения проблемы возрастных заболеваний, этот подход может предоставить биомедицинскому сообществу новый инструмент для восстановления здоровья тканей и организма путем улучшения функции и устойчивости клеток при различных заболеваниях, таких как нейродегенеративные заболевания«, — сказал в своем заявлении Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, профессор лаборатории экспрессии генов Института Салк.
Факторы Яманаки — это четыре белка (точнее, транскрипционные факторы), Oct3/4, Sox2, KLF4 и c-Myc, обнаруженные в эмбриональных стволовых клетках, которые контролируют, как копируется ДНК для трансляции в другие белки. Эти факторы часто используются в лаборатории для преобразования специализированных клеток в плюрипотентные стволовые клетки. В ходе предыдущих исследований Бельмонте и его команда показали, что факторы Яманака способны противодействовать признакам старения, ускорять восстановление мышц и способствовать регенерации тканей. На этот раз целью было доказать долгосрочную безопасность этого подхода.
Факторы Яманака могут перезапустить молекулярные часы в клетках, возвращая различные эпигенетические маркеры — которые изменяются в процессе старения — в исходное состояние. Они уже использовались в краткосрочной перспективе для успешного улучшения функционирования различных тканей, таких как сердце, мозг и зрительный нерв. Например, одна команда смогла обратить вспять потерю зрения в мышиной модели глаукомы и у пожилых мышей.
После ряда весьма обнадеживающих результатов, связанных с очень специфическими патологическими ситуациями, исследователи Института Салка попытались определить, можно ли использовать эти же молекулы в долгосрочной перспективе, на мышах среднего и старшего возраста, не имеющих проблем со здоровьем и стареющих «нормально». Они лечили группу мышей в возрасте от 15 до 22 месяцев (что примерно соответствует человеческому возрасту от 50 до 70 лет) регулярными дозами фактора Яманака в течение нескольких месяцев. Другая группа, в возрасте от 12 до 22 месяцев (приблизительно от 35 до 70 лет у людей), была подвергнута такому же лечению. Наконец, третью группу лечили всего один месяц, в возрасте 25 месяцев (что соответствует человеческому возрасту 80 лет).
В конце эксперимента исследователи обнаружили, что у обработанных мышей не было неврологических или клеточных изменений и признаков рака. «Мы не заметили никакого негативного влияния на здоровье, поведение или массу тела этих животных«, — подтверждает Прадип Редди, принимавший участие в исследовании. Более того, мыши, получавшие лечение, выглядели очень похожими на молодых мышей. «Долгосрочное частичное перепрограммирование приводит к омолаживающим эффектам в различных тканях, таких как почки и кожа, а также на уровне организма», — сообщает команда в журнале .
В почках и коже эпигенетика животных, прошедших лечение, больше напоминала эпигенетические паттерны, наблюдаемые у более молодых животных. Кроме того, при травмах клетки кожи животных, прошедших лечение, разрастались быстрее и реже образовывали постоянные рубцы — в то время как у старых животных пролиферация клеток кожи обычно меньше, а рубцов больше. Команда также обнаружила, что метаболические молекулы в крови животных, прошедших лечение, не показали обычных возрастных изменений.
Омолаживающий эффект был связан с обратным ходом эпигенетических часов, метаболическими и транскриптомными изменениями, такими как снижение экспрессии генов, участвующих в воспалении, сенесценции (деградации клеток) и реакциях на стресс, сообщили исследователи. Продолжительность лечения, по-видимому, определяет степень положительного эффекта: он наблюдался только у животных, которых лечили в течение длительного времени (семь или десять месяцев); у животных, которых лечили всего один месяц, признаков омоложения не наблюдалось.
Интересный факт: исследователи заметили, что на полпути лечения эффекты омоложения еще не проявились, что позволяет предположить, что такой подход не только приостанавливает процесс старения, но и активно отодвигает его назад. Однако для подтверждения этой точки зрения необходимы дальнейшие исследования, считают ученые.
Теперь, когда использование факторов Яманаки в течение длительного периода времени представляется безопасным и эффективным, команда планирует провести дальнейшие исследования, чтобы лучше понять, как они действуют на конкретные молекулы и гены. Благодаря своим исследованиям ученые надеются однажды разработать лечение, которое позволит людям жить дольше и здоровее. «В конечном итоге мы хотим восстановить устойчивость и функции старых клеток, чтобы они были более устойчивы к стрессу, травмам и болезням«, — заключает Редди.