Вчені зі Стенфордського університету знайшли спосіб, як збільшити довжину людських теломер (захисних капсул на краях хромосом), скорочення яких з віком пов'язане зі старінням організму та різними хворобами.
Клітини, до яких застосували цю процедуру, поводяться так, начебто вони набагато молодші. Зокрема, у лабораторній посудині вони активно діляться.
Цього вдалося досягти завдяки використанню модифікованого типу РНК. Клітини шкіри з теломерами, довжину яких збільшили за допомогою цієї процедури, отримали здатність ділитись у кількадесят разів частіше порівняно з аналогічними клітинами, до яких її не застосовували. Дослідження не лише вказує на нові шляхи лікування захворювань, спричинених скороченням теломер, зокрема м'язової дистрофії Дюшена, але також має чимале прикладне значення, даючи змогу генерувати велику кількість клітин для наукових досліджень чи розробки нових ліків.
Теломери – це захисні оболонки на краях хромосом (великих молекулярних структур, що містять 90% усієї генетичної інформації).
У молодих людей довжина теломерів становить 8000–10000 нуклеотидів. З кожним поділом клітини, однак, вона скорочується, а коли досягає критичної довжини, клітина припиняє ділитись і вмирає. Цей вбудований біологічний годинник ускладнює дослідження над клітинами в лабораторії, адже клітина не в змозі жити довше, ніж їй визначено числом поділів.
«Нам вдалося знайти спосіб, як подовжити людські теломери аж до 1000 нуклеотидів, повертаючи “біологічний годинник” назад на еквівалент багатьох років життя. Це істотно збільшує тривалість життя клітин і, отже, можливість їх використання у лабораторних дослідженнях», – стверджує головний автор дослідження Гелен Блау, професор мікробіології та імунології Стенфордського університету. Стаття з її описом вийшла у журналі FASEB.
Щоб збільшити довжину теломер, дослідники використали модифіковані матричні РНК (мРНК). Це РНК, які несуть інформацію про первинну амінокислотну послідовність білків. У дослідженні застосували мРНК, які були носіями кодувальної послідовності активного компоненту натурального ензиму теломерази TERT (telomerase reverse transcriptase, «обернена транскриптаза теломерази»). Активна експреcія теломерази відбувається у гоноцитах – стовбурових клітинах, які трансформуються у сперматозоїди та яйцеклітини. У всіх інших типах клітин вона відбувається дуже повільно.
Генетичну послідовність, яка кодує TERT, у мРНК перепрограмували так, щоб довжина теломер була довшою, ніж у випадку з немодифікованим варіантом. При тому через 48 годин подовжений теломер починає руйнуватись, і надалі клітина поводиться як звично.
Вчені порівнюють короткочасне подовження теломер з одноразовим натискуванням на педаль газу автівки: вирвавшись уперед, авто далі рухається за інерцією аж до повної зупинки. Така автівка заїде трохи далі, однак раніше чи пізніше все одно зупититься. З медичного погляду це означає, що клітина, до якої застосували вказану процедуру, омолодиться, проте не стане безконтрольно ділитися, що автоматично зробило б її непридатною для використання у медицині через високий ризик ракових мутацій.
1000 нуклеотидів дорівнюють 10% довжини теломер та 10 рокам життя людського організму. Клітини шкіри, до яких застосували цю процедуру, почали ділитись у 28 разів частіше, а м'язові клітини – у 3 рази.
«Апробований метод прокладає шлях до нових методів профілактики захворювань, пов'язаних зі старінням, а також потенційно дає змогу боротись з невиліковними генетичними хворобами, пов'язаними зі скороченням теломер, зокрема м'язовою дистрофією Дюшена», – вказує Гелен Блау.
Г. Блау та її колеґи зацікавилися теломерами, коли попередні дослідження виявили, що м'язові стовбурові клітини в хлопців з м'язовою дистрофією Дюшена були набагато коротші, ніж у хлопців такого самого віку без цієї рідкісної, невиліковної хвороби.
«Колись за допомогою цієї методики стане можливо досягати ці клітини і подовжувати їх теломери. Крім того, вона має наслідки для попередження передчасного старіння організму та профілактики пов'язаних з ним захворювань, таких як діабет та хвороби серця», –стверджують автори дослідження.
Telomere extension turns back aging clock in cultured human cells, study finds
Джерело: ScienceDaily, 23/01/2015
Зреферував Євген Ланюк
25.01.2015