Ученые повернули вспять старение стволовых клеток

Американцы смогли полностью изменить процесс старения стволовых клеток взрослого человека, отвечающих за обновление или восстановление поврежденных тканей.

Регенеративные возможности тканей и органов снижаются с возрастом. Современные представления о старении стволовых клеток предполагают, что живой организм имеет тот же возраст, что и его стволовые клетки, т.е. именно старение последних приводит к старению всего организма. Таким образом, понимание процессов, которые позволяют человеческим стволовым клеткам инициировать самообновление, размножение и дифференциацию, может быть ключом к созданию регенеративной медицины, позволяющей восстанавливать и омолаживать организм.

Исследователям из Института Бака по изучению проблем старения и Технологического института Джорджии удалось исследовать процессы, лежащие в основе функционирования этих «биологических часов» и определяющие ограниченное деление стволовых клетокпожилого человека. Более того, им удалось повернуть вспять процесс старения стволовых клеток взрослого человека, вмешавшись в процесс кодирования участков генов, считавшихся «генетическим мусором».

Взрослые стволовые клетки очень важны, поскольку они помогают сохранить здоровые ткани человека, заменяя старые или поврежденные клетки. Они также мультипотентные, т.е. способны заменить любое количество определенных соматических клеток в ткани или органе. Однако, как и любые другие клетки нашего организма, стволовые клетки тоже претерпевают негативные возрастные изменения. И когда это происходит, организм уже не может заменить поврежденную ткань - человек стареет и умирает. Если ученые найдут способ поддерживать молодость этих стволовых клеток, медицина сможет продлить здоровую жизни и победить множество болезней: восстановить поврежденные после инфаркта ткани сердца; заживлять даже самые тяжелые раны; вырабатывать инсулин для пациентов с сахарным диабетом первого типа; вылечить артрит и остеопороз; регенерировать кости и т.д.

Команда американских ученых начала с гипотезы о том, что повреждения ДНК в геноме стволовых клеток взрослых людей сильно отличаются от возрастных изменений, происходящих в обычных клетках. Они исходили из того, что обычные клетки «отмеряют жизнь» сокращением концевых участков хромосом - теломер. Но стволовые клетки взрослых, сохраняют свои теломеры, а поскольку большая часть повреждений в процессе старения считается результатом потери теломер, значит - стволовые клетки стареют не так, как обычные.

Исследователи использовали стволовые клетки людей и комбинированные экспериментальные методы изучения изменений в геноме, связанных со старением. Они сравнили свежие стволовые клетки молодых и пожилых людей и оценили изменения в различных местах ДНК.

В результате удалось обнаружить, что в старых стволовых клетках большинство повреждений ДНК и зависящих от них изменений хроматина связаны с ретротранспозонами.

Ретротранспозоны, подвижные участки генома, ранее считались нефункциональным и даже помечались как «мусорная ДНК», однако открытие ученых указывает на то, что они играют важную роль в регуляции генома. В то время как молодые стволовые клетки способны подавлять транскрипционную активность этих элементов, пожилые стволовые клетки не в состоянии сделать это (т.е. «производственную деятельность») ретротранспозон. Возможно, именно данный факт и нарушает регенеративную способность стволовых клеток и запускает процесс клеточного старения.

Подавляя работу ретротранспозонов, ученые смогли повернуть вспять процесс старения человеческих стволовых клеток в пробирочной культуре. Кроме того, удалось не только «перемотать назад» биологические часы стволовых клеток, но и вернуть их к более ранней стадии развития, вплоть до появления регулирующих факторов плюрипотентности, т.е. белков, которые участвуют в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток.