Czy starzenie można odwrócić? Wyniki eksperymentu otwierają nowe możliwości

Kluczowe fakty:

• Wiek metrykalny nie zawsze odpowiada biologicznemu. Co mierzą zegary epigenetyczne i czy można cofnąć ich wskazania?
• Przeprogramowane komórki wykazywały cechy młodszych. Na czym polegał eksperyment?
• Odkrycie może pomóc w badaniach nad chorobą Alzheimera. Czy odmładzanie komórek otworzy drogę do nowych metod leczenia?
• Więcej artykułów o podobnej tematyce znajdziesz w zakładce "Zdrowie".

PESEL może wskazywać na sześćdziesiątkę, podczas gdy biologiczny wiek organizmu, szacowany na podstawie określonych wskaźników, okazuje się nawet o kilkanaście lat niższy. Czy jednak proces starzenia można nie tylko spowolnić, ale również odwrócić?

Naukowcy z Uniwersytetu w Bonn, Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn i RWTH Aachen wykazali, że w warunkach laboratoryjnych można znacząco obniżyć wiek molekularny ludzkich komórek. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie "Aging Cell".

Wiek biologiczny a metrykalny. Czym się różnią?

Wiek metrykalny określa liczbę przeżytych lat, biologiczny ma odzwierciedlać kondycję organizmu i tempo jego starzenia. Do jego szacowania naukowcy wykorzystują między innymi tzw. zegary epigenetyczne.

Ich działanie opiera się na analizie zmian chemicznych w DNA, przede wszystkim metylacji. Nie zmienia ona samej informacji genetycznej, ale wpływa na aktywność genów, czyli na to, jak komórki wykorzystują zapisane w DNA instrukcje. Ponieważ zmiany te zachodzą wraz z wiekiem, pozwalają oszacować wiek molekularny komórek.

Nie oznacza to jednak, że 70-latek, którego zegar epigenetyczny wskazuje 40 lat, ma organizm zdrowego 40-latka. Nie istnieje jedna, powszechnie uznana metoda określania wieku biologicznego całego człowieka, a różne testy mogą dawać odmienne wyniki.

To właśnie zegary epigenetyczne wykorzystali niemieccy badacze, sprawdzając, jak zmienia się wiek molekularny ludzkich komórek podczas ich laboratoryjnego przeprogramowywania.

Zespół prof. Olivera Brustlego z Uniwersytetu w Bonn pobrał od dawców w różnym wieku komórki, z których powstają czerwone krwinki, a następnie przekształcił je w nerwowe komórki macierzyste.

W normalnych warunkach komórki mają określone funkcje. Komórka krwi nie może samodzielnie stać się komórką nerwową, choć obie zawierają zasadniczo ten sam materiał genetyczny. Dzięki odpowiednim białkom, które sterują aktywnością genów, naukowcy potrafią jednak zmienić ich przeznaczenie.

Jak opisano w "Aging Cell", badacze wykorzystali zmodyfikowanego wirusa jako nośnik instrukcji potrzebnych do wytworzenia dwóch białek, SOX2 i cMYC, które regulują aktywność genów. W ten sposób przekształcili komórki krwi bezpośrednio w nerwowe komórki macierzyste, pomijając etap pośredni. Po przeprogramowaniu komórki pochodzące od 80-letniej osoby wykazywały wiek molekularny poniżej 20 lat.

W eksperymencie wykorzystano materiał od 15 dawców, od noworodków po osoby w wieku 101 lat. Zmiany nie ograniczały się do obniżenia wieku molekularnego. Przeprogramowane komórki wykazywały również niektóre cechy młodych komórek, między innymi nie stwierdzono w nich części zaburzeń pracy mitochondriów, które pojawiają się wraz ze starzeniem.

Odmładzanie komórek trwało ponad 100 dni. Dlaczego to ważne?

O tym, że podczas przeprogramowywania komórki mogą odzyskiwać cechy młodości, naukowcy wiedzieli już wcześniej. Dotychczas jednak odmładzanie zachodziło bardzo szybko, w ciągu około 20 dni, co utrudniało dokładne śledzenie tego procesu. W eksperymencie niemieckich badaczy zmiany następowały znacznie wolniej.

- W naszym podejściu odmładzanie zachodziło stopniowo i można je było śledzić przez ponad 100 dni - wyjaśnił prof. Oliver Brustle, cytowany w komunikacie Uniwersytetu w Bonn.

Jak wynika z publikacji w "Aging Cell", większość zmian epigenetycznych związanych ze starzeniem została cofnięta w ciągu około 50 dni, ale proces trwał nadal. - Ponieważ zegary epigenetyczne są stopniowo resetowane przez kilka tygodni, możemy wykorzystać ten model do badania, jakie czynniki i substancje aktywne przyspieszają lub spowalniają proces odmładzania - podkreślił prof. Brustle.

Dzięki temu naukowcy mogą obserwować kolejne etapy odmładzania komórek i sprawdzać, co wpływa na jego tempo. To otwiera nowe możliwości badania mechanizmów starzenia.

Czy odmładzanie komórek pomoże w leczeniu Alzheimera?

Jednym z możliwych zastosowań nowej metody są badania nad chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera i Parkinsona, których ryzyko rośnie wraz z wiekiem. - W końcu wiek jest najważniejszym czynnikiem ryzyka chorób neurodegeneracyjnych - przypomniał prof. Brustle.

Starzenie się komórek wiąże się między innymi z pogorszeniem pracy mitochondriów, zaburzeniami usuwania uszkodzonych białek i zmianami aktywności genów. Procesy te mogą wpływać na funkcjonowanie układu nerwowego.

Nowa metoda pozwala badać te zjawiska w komórkach pochodzących od ludzi w różnym wieku, także bardzo zaawansowanym. Umożliwia również sprawdzanie, czy określone substancje mogą przyspieszać lub spowalniać ich odmładzanie. Na razie jednak daleko do zastosowania tej metody w leczeniu alzheimera. Badanie nie dotyczyło pacjentów ani odmładzania komórek bezpośrednio w ich mózgach.

Wcześniejsze prace zespołu z Bonn wykazały, że komórki nerwowe uzyskane dzięki przeprogramowywaniu mogą po przeszczepieniu do mózgów myszy tworzyć połączenia z istniejącymi neuronami. Od takich eksperymentów do skutecznej i bezpiecznej terapii u ludzi droga pozostaje jednak daleka.

Obecnie metoda jest przede wszystkim narzędziem badawczym, które może pomóc lepiej zrozumieć mechanizmy starzenia się układu nerwowego.

Czy można cofnąć wiek biologiczny całego organizmu?

Skoro komórki pochodzące od 80-letniej osoby udało się odmłodzić o ponad 60 lat, czy podobny efekt można osiągnąć w całym organizmie? Na razie nie ma na to dowodów. Naukowcy przeprogramowali komórki w laboratorium, zmieniając jednocześnie ich przeznaczenie. Nie odmłodzili organizmu dawcy ani nie wykazali, że taki proces można bezpiecznie przeprowadzić w ludzkich tkankach.

Autorzy badania zwracają też uwagę na ograniczenia zegarów epigenetycznych. Pozwalają one śledzić niektóre zmiany związane z wiekiem, ale nie odzwierciedlają wszystkich procesów starzenia. Obniżenie wieku molekularnego komórek nie jest więc równoznaczne z ich całkowitym odmłodzeniem.

Badanie zespołu z Bonn może jednak pomóc ustalić, które mechanizmy starzenia da się odwrócić i czy w przyszłości będzie można wpływać na nie bez zmiany funkcji komórek. To ważny kierunek badań nad odmładzaniem tkanek i leczeniem chorób związanych z wiekiem.

Jednocześnie warto pamiętać, że na tempo biologicznego starzenia mogą wpływać również codzienne nawyki, w tym sposób odżywiania. Jak dieta wiąże się ze zmianami w DNA i czy odpowiednio skomponowany jadłospis może sprzyjać długowieczności? - szerzej pisaliśmy o tym tutaj.