Стволовые клетки помогут обрести долголетие

Учёные из Национального центра онкологических исследований (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, CNIO, Испания) создали мышей со сверхдлинными теломерами, не используя генетические манипуляции. Данная методика, основанная на эпигенетических изменениях, открывает новые пути создания эмбриональных и плюрипотентных стволовых клеток с удлинёнными теломерами для использования в регенеративной медицине. Результаты работы опубликованы 2 июня 2016 года в Nature Communications.

Теломеры (защитные структуры на концах хромосом) играют важную роль в стабильности генетического материала, поддерживая молодость клеток и организма в целом. По мере старения теломеры укорачиваются, а после того, как они достигают критической длины, клетки перестают делиться и умирают. Это одна из основных молекулярных причин клеточного старения и возникновения заболеваний, связанных со старением.

Полученные группой учёных CNIO под руководством Марии Бласко (Maria A. Blasco) с помощью экспрессии гена теломеразы сверхдлинные теломеры, выполняют защитную функцию, предотвращая старение и связанные с ним заболевания, таким образом позволяя существенно продлить жизнь мышей.

В 2009 году исследователи из CNIO уже публиковали статью в Cell Stem Cell, в которой описали, что культивирование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСк) in vitro приводит к прогрессивному удлинению теломеров, которые учёные назвали «сверхдлинными теломерами».

Чуть позже, в 2011 году, та же группа исследователей, возглавляемая на тот момент Элайзой Варелой (Elisa Varela), опубликовала статью в издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) о том, что данное явление происходит спонтанно также и в эмбриональных стволовых клетках при культивировании in vitro.

«Деление in vitro эмбриональных стволовых клеток приводит к увеличению длины теломеров в два раза по сравнению с их нормальной длиной», — объясняют авторы. Данный процесс происходит благодаря активации естественных механизмов, без изменений в гене теломеразы.

Учёные утверждают, что выращенные из таких клеток мыши медленнее стареют, так как также обладают теломерами, которые намного длиннее обычных. Клетки со сверхдлинными теломерами у подопытных животных полностью функциональны.

Проведённый анализ тканей мышей через некоторые промежутки времени (0, 1, 6 и 12 месяцев после их рождения) показал, что в клетках сохраняется увеличенная длина теломеров (укорачивающихся со временем, но с естественной скоростью), накапливается меньше повреждений ДНК и качественнее восстанавливаются любые повреждения. Кроме того, вероятность развития опухолей у животных была ниже, по сравнению с обычными мышами.

Полученные результаты демонстрируют, что из плюрипотентных стволовых клеток с сверхдлинными теломерами можно получить организм, который на молекулярном уровне дольше остаётся молодым. По мнению авторов, это доказательство возможности создания тканей взрослого организма с более длинными теломерами без использования генетических модификаций.

Учёные во главе с Бласко и Варелой уже работают над следующим этапом исследования. Они планируют создать новый вид мышей с теломерами, которые будут вдвое длиннее, по сравнению с обычными животными.

«Тогда мы сможем ответить на некоторые важные вопросы: увеличит ли данный метод продолжительность жизни? Является ли данный механизм причиной долголетия? Будет ли новый вид склонен или устойчив к онкологическим заболеваниям?» — говорят исследователи.