10:23 / 23.10.2026
294
Учени са обърнали повече от 60 години клетъчно стареене в лаборатория, трансформирайки 80-годишни кръвни клетки в стволови клетки, които се държат като тези на човек под 20 години. Това съобщават от Science Daily.
Учени в Германия са открили начин драстично да обърнат молекулярната възраст на човешките клетки, трансформирайки кръвни клетки от 80-годишен човек в стволови клетки с възрастова характеристика по-малка от 20 години.
Изследователите са от Университетската болница в Бон и Университета в Бон са постигнали тази забележителна трансформация чрез препрограмиране на незрели червени кръвни клетки в невронни стволови клетки, които в крайна сметка могат да се развият в мозъчни клетки. По време на процеса молекулярните маркери, свързани със стареенето, са били ефективно нулирани, правейки клетките с повече от 60 години по-млади на молекулярно ниво.
За разлика от по-ранните подходи, подмладяването се е случило постепенно, което е позволило на учените да проследяват промените за продължителен период от време. Този по-бавен процес би могъл да предостави важни насоки за това как клетъчното стареене може да бъде обърнато и потенциално да помогне на изследователите да изследват лечения за заболявания, свързани със стареенето. Констатациите са публикувани в списание Aging Cell.
Как учените превръщат кръвни клетки в мозъчни стволови клетки
Човешкото тяло съдържа стотици специализирани клетъчни типове, всички от които произхождат от една оплодена яйцеклетка и носят по същество едни и същи генетични инструкции. С развитието си обаче клетките поемат специфични роли. При нормални обстоятелства кожната клетка не може да се трансформира в чернодробна клетка, а кръвната клетка не може да се превърне в нервна клетка.
Съвременните лабораторни техники позволиха да се преодолеят тези биологични ограничения. Учените вече могат да препрограмират определени зрели клетки, за да приемат напълно различна идентичност. Например, кожните клетки могат да бъдат превърнати в клетки, способни да произвеждат нервна тъкан, подход, който в крайна сметка би могъл да допринесе за лечението на невродегенеративни заболявания.
Процесът разчита на комбинация от протеини, наречени транскрипционни фактори, които регулират начина, по който се активират гените. Чрез промяна на генетичните инструкции, които клетката следва, тези протеини могат да пренасочат развитието ѝ и да ѝ придадат нова клетъчна идентичност.
"Използвайки този метод, ние директно превърнахме прекурсорите на червените кръвни клетки в невронни стволови клетки“, обяснява проф. д-р Оливър Брюстле, директор на Института по реконструктивна невробиология в Университетската болница в Бон.
По-ранни експерименти на екипа от Бон вече бяха показали, че нервните клетки, генерирани чрез този подход, могат успешно да се свържат със съществуващи неврони, след като бъдат трансплантирани в мозъка на мишки.
Учени обръщат повече от 60 години клетъчно стареене
Последното изследване се фокусира върху особено интригуваща последица от клетъчното препрограмиране: драматичното обръщане на молекулярното стареене.
"В настоящото ни проучване обаче се фокусирахме върху различен феномен: а именно наблюдението, че клетките се подмладяват значително по време на препрограмирането“, подчертава Брюстле, който е и член на Трансдисциплинарната изследователска област (TRA) Живот и здраве в Университета в Бон.
За да определят колко са се подмладили клетките, изследователите изследваха техните молекулярни часовници, по-специално биологичните маркери, известни като епигенетични часовници. Тези часовници оценяват биологичната възраст на клетката, като анализират химични модификации на ДНК, които са склонни да се натрупват или променят с напредване на възрастта на организмите.
Важно е да се отбележи, че тези модификации не променят самата ДНК последователност. Вместо това те влияят върху това колко често се използват определени генетични инструкции (епигенетика). Тъй като тези модели се променят предвидимо с възрастта, учените могат да ги използват, за да преценят колко стара изглежда една клетка на молекулярно ниво.
Резултатите бяха поразителни. След препрограмиране, клетки, взети от 80-годишен индивид, показаха молекулярни възрастови подписи, съответстващи на някой под 20 години. С други думи, процесът обърна повече от шест десетилетия клетъчно стареене.
"Знаем също, че това епигенетично подмладяване гарантира, че клетките всъщност се държат като млади клетки“, казва ученият.
По-бавен процес на подмладяване разкрива нови улики
Учените вече са наблюдавали, че препрограмирането на клетките може да нулира биологичната им възраст. По-ранни демонстрации на този ефект обаче включваха по-сложен процес, изискващ два отделни етапа.
Първо, изследователите биха превърнали съществуваща клетка, като кръвна клетка, в плурипотентна стволова клетка. Тези гъвкави клетки имат почти неограничени "кариерни пътища“ за развитие, защото могат да дадат началото на много различни видове клетки в цялото тяло.
След това плурипотентната стволова клетка би била насочена към превръщането ѝ в неврална стволова клетка, която е по-специализирана и може да произвежда клетки, намиращи се в нервната система.
Този конвенционален подход води до подмладяване сравнително бързо, което затруднява изследването на всички настъпващи промени.
Изследователите от Бон вместо това са пропуснали изцяло плурипотентния етап.
"За разлика от това, ние превърнахме кръвни клетки директно в невронни стволови клетки – тоест, без първо да преминават през етапа на плурипотентни клетки“, каза Брюстле. "При нашия подход подмладяването настъпваше постепенно и можеше да бъде проследено в продължение на повече от 100 дни.“
Изследователите наблюдават драстично намаляване на молекулярната възраст, като проучването показва подмладяване с приблизително 60 години след 50-дневния период. Тъй като процесът продължава значително по-дълго време, учените успяват да изследват биологичните промени в хода на тяхното протичане, вместо да наблюдават единствено крайния резултат.
Какво може да означава клетъчното подмладяване за изследванията на болестта на Алцхаймер
Възможността да се наблюдава как клетките постепенно стават по-млади може да бъде изключително ценна за учените, които се опитват да разберат механизмите, управляващи биологичното стареене.
Чрез изучаването на тази продължителна трансформация изследователите могат да проучат кои молекулярни пътища участват в процеса и да проверят дали определени вещества могат да ускорят или забавят подмладяването.
"Подмладяването, което обхваща толкова дълъг период от време, е идеално като експериментален модел: тъй като епигенетичните часовници се нулират бавно в продължение на няколко седмици, можем да използваме този модел, за да проучим кои фактори и активни вещества ускоряват или забавят процеса на подмладяване.“
Резултатите могат да бъдат от особено значение за невронауката, където стареенето е тясно свързано с развитието на сериозни неврологични заболявания. Въпреки че разработката не предлага метод за лечение, способен да обърне стареенето при хората, тя предоставя лабораторен модел за изследване на това как клетките възвръщат характеристиките си от по-млада възраст.
В бъдеще това би могло да помогне на учените да разберат по-добре клетъчните промени, свързани със състояния като болестта на Алцхаймер.
"В крайна сметка, възрастта е най-значимият рисков фактор за невродегенеративните заболявания, каквато е болестта на Алцхаймер!“
В изследването участват екипи от Университетската болница в Бон, Бонския университет и Техническия университет в Аахен (RWTH Aachen). Финансирането е осигурено от програмата на ЕС "Хоризонт 2020“, Германската изследователска фондация (DFG) и Федералното министерство за научни изследвания, технологии и космонавтика (BMFRT).
