Neue Anti-Aging-Forschung ermöglicht menschlichen Zellen einen „Zeitsprung“ von 30 Jahren

Ein Forscherteam der Babraham-Institut, eine Partnerorganisation der University of Cambridge, UK, hat einen Durchbruch in der regenerativen Medizin erzielt. Gerade in der Zeitschrift veröffentlicht eLife, das Team zeigt, wie sie es geschafft habenUhr zurückdrehen 30 Jahre für menschliche Hautzellen.

Darüber hinaus konnte die neue Behandlung abgeschlossen werden, ohne dass die Zellen ihre spezialisierten Funktionen verloren. Obwohl die Forschung noch sehr am Anfang steht, sind die bisherigen Ergebnisse außergewöhnlich.

Regenerative Medizin, falls Sie es nicht wissen, ist ein Spezialgebiet der Medizin, das darauf abzielt, Fehler im Genom des Patienten mit zunehmendem Alter zu korrigieren. Typischerweise führen Zellen mit zunehmendem Alter Fehler in ihren Code ein, wenn sie sich replizieren, was schließlich zu einer fortschreitenden Degeneration des Körpers führt gesehenim Laufe der Zeit.

Zu diesem Zweck ist eines der wichtigsten Werkzeuge auf diesem Gebiet die Fähigkeit, "induzierte" Stammzellen zu erzeugen. Bestehende Praktiken erfordern mehrere Schritte, von denen jeder einige der Marker im Genom löschen kann, die für die Spezialisierung von kodierendie Zelle -- z. B. die Bits, die eine Zelle bestimmen, sollten als Hautzelle, Haarzelle usw. funktionieren

Theoretisch haben diese Stammzellen das Potenzial, zu jedem Zelltyp zu werden, aber Wissenschaftler sind bis jetzt noch nicht in der Lage, die Bedingungen für die Redifferenzierung von Stammzellen in alle Zelltypen zuverlässig wiederherzustellen.

Die neue Methode versucht, dieses Problem zu überwinden, indem die Umprogrammierung der Zellen während des Prozesses angehalten wird. Dies ermöglicht den Forschern daherFinden Sie das genaue Gleichgewicht zwischen der Reprogrammierung von Zellen, deren biologischer Verjüngung und der Wiedererlangung ihrer spezialisierten Zellfunktion.

Der Prozess baut auf frühen Arbeiten von aufShinya Yamanaka der 2007 als erster Wissenschaftler die Fähigkeit demonstrierte, normale Zellen in Stammzellen umzuwandeln. Dieser Prozess dauert etwa 50 Tage unter Verwendung von vier Schlüsselmolekülen, den sogenannten „Yamanaka-Faktoren“.

Diese neue Methode, synchronisiert "Reifungsphase transiente Reprogrammierung", setzt Zellen nur 13 Tage lang "Yamanaka-Faktoren" aus. An diesem Punkt werden altersbedingte Veränderungen entfernt und die Zellen haben vorübergehend ihre Identität verloren.

Diese teilweise umprogrammierten Zellen bekamen dann die nötige Zeit, um darunter zu wachsen normale Bedingungen, um zu beobachten, ob ihre spezifische Hautzellfunktion zurückkehrte. Genomanalysen zeigten, dass die Zellen wieder Marker hatten, die für charakteristisch sindHautzellen Fibroblasten, und dies wurde durch die Beobachtung der Kollagenproduktion in den umprogrammierten Zellen bestätigt.

Um zu überprüfen, ob der Regenerationsprozess erfolgreich war, t Die Forscher suchten nach Veränderungen in den Merkmalen des Alterns.

"Unser Verständnis des Alterns auf molekularer Ebene hat sich in den letzten zehn Jahren weiterentwickelt und Techniken hervorgebracht, mit denen Forscher altersbedingte biologische Veränderungen in menschlichen Zellen messen können. Wir konnten dies auf unser Experiment anwenden, um das Ausmaß zu bestimmenReprogrammierung unserer neuen Methode erreicht", erklärt Dr. Diljeet Gill, Postdoc in Wolf Reiks Labor am Institut, die die Arbeit als Doktorandin durchgeführt hat.

Einige der wichtigsten Dinge, die sie untersuchten, waren die sogenannte epigenetische Uhr, bei der chemische Tags, die im gesamten Genom vorhanden sind, das Alter anzeigen.

Ein anderer istTranskriptom oder alle von der Zelle produzierten Genauslesungen. Mit diesen beiden Maßnahmen stimmten die umprogrammierten Zellen mit dem Profil von Zellen überein, die im Vergleich zu den Referenzdatensätzen 30 Jahre jünger waren.

Diese neue Technik könnte für die Medizin revolutionär sein

Diese neue Technik ist nicht nur an und für sich interessant, sie hat mehrere wichtige Anwendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel sehen die regenerierten Zellen nicht nur jünger aus, sondern funktionieren tatsächlich auch wie junge Zellen.

Zum Beispiel produzieren Fibroblasten Kollagen, ein Molekül, das in Knochen, Hautsehnen und Bändern vorkommt und dabei hilft, Gewebe zu strukturieren und Wunden zu heilen. Verjüngte Fibroblasten produzierten mehr Kollagenproteine ​​im Vergleich zu Kontrollzellen, die den Reprogrammierungsprozess nicht durchlaufen haben.

Die Fibroblasten der regenerierten Zellen bewegen sich auch in Bereiche, die repariert werden müssen. Die Forscher testeten die teilweise verjüngten Zellen, indem sie einen künstlichen Schnitt in einer Zellschicht in einer Schale erzeugten.

Erstaunlicherweise fanden sie heraus, dass sie behandelt wurden Fibroblasten schneller als ältere Zellen in die Lücke gewandert. Wenn das stimmt, sind das großartige Neuigkeiten, da es bedeutet, dass eine Methode gefunden werden kann, um die Heilung bei Patienten zu beschleunigen.

Aber das ist noch nicht alles. In Zukunft könnte die Behandlung auch zur Behandlung anderer altersbedingter Krankheiten und Störungen eingesetzt werden.

Zum Beispiel die APBA2-Gen im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit und das MAF-Gen mit einer Rolle bei der Entstehung von Katarakten könnten gezielt angegriffen werden, was zu Veränderungen hin zu jugendlichen Transkriptionsniveaus führen würde. Dies wäre ein Wendepunkt.

Während der Mechanismus hinter der erfolgreichen transienten Reprogrammierung noch nicht vollständig verstanden ist, ist es wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit, bis seine Geheimnisse aufgedeckt werden. Die Forscher spekulieren, dass Schlüsselbereiche des Genoms, die an der Bildung der Zellidentität beteiligt sind, dem Reprogrammierungsprozess entgehen könnten.

"Unsere Ergebnisse stellen einen großen Schritt nach vorne in unserem Verständnis der Zellreprogrammierung dar. Wir haben bewiesen, dass Zellen verjüngt werden können, ohne ihre Funktion zu verlieren, und dass die Verjüngung darauf abzielt, eine gewisse Funktion alter Zellen wiederherzustellen. Die Tatsache, dass wir auch eine Umkehrung von gesehen habenAlterungsindikatoren in mit Krankheiten assoziierten Genen ist besonders vielversprechend für die Zukunft dieser Arbeit", schloss Diljeet.

„Diese Arbeit hat sehr aufregende Implikationen. Letztendlich können wir vielleicht Gene identifizieren, die sich ohne Umprogrammierung verjüngen, und diese gezielt ansprechen, um die Auswirkungen des Alterns zu reduzieren. Dieser Ansatz verspricht wertvolle Entdeckungen, die einen erstaunlichen therapeutischen Horizont eröffnen könnten“, fügte Professor Wolf Reik, Gruppenleiter im Forschungsprogramm Epigenetik, hinzu.