Bilim adamları gençlik keşiflerinden alacakaranlığa kadar yaşlanmayı nasıl yavaşlatabilir?
Orijinal yazar: S Sylvie Fethiye.
İmparatorun ölümsüzlüğü aramak için denize gireceği anekdotundan, sıradan insanların yaşlı olmadığı Chang'e efsanesine kadar, insanlar eski çağlardan beri ölümsüzlük hayalini kovalamayı hiç bırakmamışlardır. Modern tıptaki gelişmeler insan ömrünü uzattı, ancak yaşlanma hala devam ediyor. Yaşlanmanın neler getirebileceğini biliyoruz, ancak hala yaşlanmayı neyin getirdiğini bilmiyoruz. DNA hasarının birikmesi, reaktif oksijen türlerinin artması, telomerlerin kısalması ... Nesiller boyu, gençlikten gün batımına kadar, yaşlanmayı teşvik eden daha fazla "suçlu" bulmak için keşfe çıktılar.
Kısa bir süre önce, ABD, California'daki Salk Enstitüsü'nden Juan Carlos Izpisua Belmonte (Juan Carlos Izpisua Belmonte) ekibi yaşlanma mekanizmasını keşfetmede inanılmaz sonuçlar elde etti Farelerdeki yaşlanma belirtilerini progeria ile azaltmayı başaramadılar, aynı zamanda bu farelerin ömrünü uzatmayı da başardılar. Çalışmanın sonuçları Cell dergisinde yayınlandı.
Yaşlanan hücreleri "genç" yapın
Her insan döllenmiş bir yumurtadan gelişir. On aylık gelişim süreci boyunca bu döllenmiş yumurta bölünmeye ve farklılaşmaya devam edecek ve sonunda tam bir fizyolojik yapıya sahip bir birey üretecektir. Bilim adamları uzun bir süre böyle bir sürecin geri döndürülemez olduğuna inandılar.Öyle görünüyor ki hücreler, kök hücrelerden farklılaşmış hücrelere kadar olan süreçten geçmek için yalnızca belirli bir programlanmış prosedürü takip edebilirler - totipotent döllenmiş bir yumurta, İnsanların derisi, kemikleri, sinirleri, organları ve saçları, ancak bu farklılaşmış dokuları, farklılaşma potansiyeli olan bir hücreyi yeniden üretmek için kullanamazsınız.
Daha sonra Japon bilim adamı Shinya Yamanaka'nın ekibi insanların anlayışını tersine çevirdi: Farklılaşmış hücrelerde belirli transkripsiyon faktörlerinin ekspresyonunu başlatmanın bu hücrelerin pluripotensini geri getirebileceğini keşfettiler. Diğer bir deyişle, Bu hücreler, embriyonik kök hücrelere benzer bir duruma geri "yeniden programlanabilir". . Shinya Yamanaka, bu keşif için Nobel Ödülü'nü kazandı ve kök hücre oluşturmak için kullanılabilecek dört faktör - Oct4, Sox2, Klf4 ve c-Myc (OSKM), " Dağ faktörü "(Yamanaka faktörü).
Dört transkripsiyon faktörünün (Oct4, Sox2, Klf4 ve Myc) farklılaşmış hücrelere dahil edilmesi, hücreleri "yeniden programlayabilir" ve sonunda indüklenmiş pluripotent kök hücreleri (iPS hücreleri) elde edebilir. İndüklenmiş pluripotent kök hücreler, embriyonik kök hücrelere benzer bir yeteneğe sahiptir ve birçok farklı hücre türüne farklılaşabilir. Resim kaynağı: Referans
Daha sonraki çalışmalar, Yamanaka faktörlerinin hücrelerde ekspresyonunu düzenleyerek, insanların hücreleri farklı derecelerde yeniden programlayabildiğini göstermiştir. İn vitro olarak, hücrelerdeki yaşlanmayla ilgili bu belirtiler de yeniden programlanarak azaltılabilir. Bu bulgular Balmonti'ye ilham verdi: Farklılaşmış hücrelerin "yaşını" ayarlamak için yeniden programlamanın kullanılması doku yenilenmesini destekleyebilir, bu nedenle vücutta benzer teknolojiler uygulanırsa, tüm organizmanın yaşlanmasını yapay olarak geciktirmemize yardımcı olabilir.
Balmonti, hipotezini test etmek için deneyler için Hutchinson-Gilford Progeria sendromunun fare modelini seçti. Progeria'dan muzdarip insanlar çok erken yaşlanma semptomlarına sahip olacak ve yaşam süreleri genellikle sadece bir ergendir. Benzer şekilde, bir fare progeria modeli, bebeklik döneminde kilo kaybı ve çeşitli organların yaşlanması gibi yaşlanma belirtileri gösterecek ve buna göre yaşam beklentisi kısalacaktır.
Balmonti'nin araştırma ekibi ilk önce in vitro kültür için progeria farelerinden hücreleri izole etti. Genetik mühendisliği yardımıyla, kısa bir süre için "Yamaka faktör" ifadesini indüklemek için ilaçlar kullanarak bu hücreleri yeniden programlayabilirler. Kontrol hücreleri ile karşılaştırıldığında, yeniden programlanmış hücrelerdeki yaşlanmaya bağlı semptomların önemli ölçüde iyileştiğini buldular. Daha sonra, aynı deneyi daha yaşlı vahşi tip farelerden ve insan hücrelerinden alınan hücreler üzerinde gerçekleştirdiler ve tutarlı sonuçlar aldılar. Bu, hücrelerin "yeniden başlatılmasının" yaşlanmayı tersine çevirmenin uygun bir yolu olabileceğini kanıtlıyor.
Progeria farelerinde Lmna genindeki mutasyonlar, "progerin" (progerin) birikimine yol açarak farelerin erken yaşlanmasına neden olur. Bu proteinlerin birikmesi, anormal nükleer membran yapısına (beyaz okla gösterildiği gibi kabarma) neden olabilir ve hücrelerde 2 ila 4 gün boyunca Yamanaka faktörünün ekspresyonunu (bir gösterge olarak, yeşil kullanarak) uyarmak, anormal nükleer membranı önemli ölçüde azaltabilir. Resim kaynağı: Referans
Erken yaşlanan farelerin ömrünü uzatın
In vitro hücre deneylerinin sonuçları, Balmonti'nin ekibinin daha ileri gitmesini sağladı. Erken yaşlanan farelerin daha uzun yaşamasını sağlamak için aynı yöntemi kullanmayı umuyorlar. Ancak deneyin başlangıcında bir sorunla karşılaştılar: Yamanaka faktörü dört günden fazla ifade etmeye devam etti ve erken yaşlanan fareler yüksek ölüm oranı gösterdi. Bunun nedeni, hücrelerin kısmen yeniden programlanması sürecinde, organdaki çok sayıda hücrenin farklılaşması ve birçok önemli fizyolojik işlevin başarısızlığıyla sonuçlanması olabilir. Bu amaçla, özellikle döngüsel indüksiyon yöntemini benimsemişlerdir - her seferinde iki gün sürekli indüksiyon, sonra beş gün dur, vb. Bu şekilde tedavi edilen farelerin ölüm oranının önemli ölçüde artmadığını buldular. Araştırmacılar, Yamanaka faktörünün ekspresyon dozunu ayarlayarak farelerde tümör oluşumunu da önlediler.
Çalışma, "Yamanaka faktörü" ifadesi ile tedavi edilen farelerin sağlığının büyük ölçüde iyileştirildiğini buldu. Tedavi edilmeyen kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, bu "gençleşmiş" fareler ciltlerinin, böbreklerinin, dalaklarının ve midelerinin sağlığını büyük ölçüde iyileştirmiştir. Daha da önemlisi, daha toleranslıdırlar ve metabolik hastalıklardan ve kas yaralanmalarından kurtulurlar. Diğer tedavi edilmemiş erken yaşlanan farelerle karşılaştırıldığında, fizyolojik göstergeleri sağlıklı farelere daha yakındır. Bu, Balmonti'nin bu yaşlı fareleri "daha genç" yapmayı başardığı anlamına geliyor.
Üç aylık farklı farelerin doku karşılaştırması. Normal erken yaşlanan farelerde (orta kolon) epidermiste incelme ve ciltte (Deri) artan keratinizasyon, dalakta daha küçük lenf düğümleri (Dalak) ve böbrekte (S) tübüler atrofi vardır. Midede bazı hücreler kaybolur (oklar). Bu semptomlar, ilaçlarla Yamanaka faktörünü eksprese etmek için indüklenen erken yaşlanan farelerde (sağ kolon) hafifletildi ve doku morfolojisi, aynı yaştaki vahşi tip farelere nispeten daha yakındı (sol kolon). Resim kaynağı: Referans
Bu tür bir tedavi erken yaşlanan fareleri kilo vermenin kaderinden kurtarmasa da, bu farelerin daha uzun yaşamasını sağladı. Tedavi edilmeyen erken yaşlanan farelerin medyan ömrü sadece 18 hafta iken, tedavi gören erken yaşlanan fareler için bu veriler 24 haftaya uzatıldı. En uzun yaklaşık 30 haftaya kadar yaşadı . Sağlıklı vahşi tip farelerle karşılaştırıldığında hala büyük bir boşluk olmasına rağmen, bu sonuçlar şaşırtıcıydı.
Eski rüya gerçek oluyor mu?
Balmonti'nin deneyi, farelerin zaman çizelgesini "tersine çevirmek" için hücre yeniden programlamasının kullanılmasının mümkün olduğunu ilk kez kanıtladı. Ancak, insanların "gençleşmelerini" tamamladıklarını iddia etme zamanından hala çok uzak olduğumuzu belirtmekte fayda var. Sonuçta, mevcut in vivo deneysel sonuçlar sadece fare modellerinden alınmıştır.
16 haftalık erken yaşlanan fareler (solda), Yamanaka faktör ifadesi ile tedavi edilen erken yaşlanan fareler (ortada) ve vahşi tip fareler (sağda). Resim kaynağı: Referans
Aslında bugüne kadar insanlar "yaşlanmanın" ardındaki kesin nedeni bulamamışlardır. Birkaç yıl önce, bilim adamları araştırma sonuçlarını yayınladılar ve telomer ve mitokondriyal genomların modifikasyonunun yaşlanan hücreleri belirli bir ölçüde "gençleştirebileceğine" işaret ettiler. Balmonti ve diğerleri kağıda, yeniden programlama yoluyla hayvanın yaşlanma saatini sıfırlamanın, yaşlanmanın ardındaki moleküler mekanizmaları daha iyi anlamamıza yardımcı olabileceğine dikkat çekti. Ancak bu noktayı nihayet açıklığa kavuşturarak yaşlanmayla ilgili çeşitli hastalıkları daha iyi tedavi etmenin ve nihayetinde insan yaşamını uzatmanın yollarını düşünebiliriz. Bu araştırma, insanoğlunun uzun ömürlülük hayalinin peşinden giden bir başka büyük girişimidir, ancak bu hayali tamamlamak için daha fazla araştırma sonucuna ihtiyacımız var. (Düzenleme: Calo)
Referanslar:
1. Ocampo, Alejandro ve diğerleri. "Kısmi Yeniden Programlama ile Yaşla İlişkili Ayırıcı İşaretlerin Vivo İyileştirilmesi." Hücre 167.7 (2016): 1719-1733.
2. Takahashi, Kazutoshi ve Shinya Yamanaka. "Tanımlanmış faktörlerle fare embriyonik ve yetişkin fibroblast kültürlerinden pluripotent kök hücrelerin indüksiyonu." Celi 126.4 (2006): 663-676.
3.Loh, Kyle M. ve Bing Lim. "Kök hücreler: Tam potansiyele sahip yakın karşılaşmalar." Nature 502.7469 (2013): 41-42.
4. Mahmoudi, Salah ve Anne Brunet. "Yaşlanma ve yeniden programlama: iki yönlü bir yol." Hücre biyolojisinde güncel görüş 24.6 (2012): 744-756.
Bu makale Guo kabuk ağından geliyor, yeniden basılmayı reddetti
Gerekirse lütfen sns@guokr.com ile iletişime geçin.
Bireyler arkadaş çevresine iletebilirler
