211service.com
Spola tillbaka klockan för åldrande celler
Att återställa hudceller från personer med en för tidigt åldrande sjukdom tillbaka till ett mer embryonalt tillstånd verkar övervinna den molekylära defekten i dessa celler. Personer med sjukdomen har onormalt korta telomerer, en upprepad DNA-sträcka som täcker kromosomerna och krymper med varje celldelning, även hos friska människor.
Åldrande celler: Omprogrammering av hudceller från patienter med en för tidigt åldrande sjukdom verkar förlänga telomerer (gröna), repetitiva DNA-sekvenser som täcker kromosomerna (blå). Telomerlängd är ett mått på cellulärt åldrande och bestämmer hur många gånger en cell kan dela sig.
Forskare från Children's Hospital Boston fann att omprogrammering av hudcellerna, med hjälp av inducerad pluripotent stamcellsteknologi, förlängde telomererna i cellerna. Omprogrammeringsprocessen aktiverade telomerasenzymet, som är ansvarigt för att upprätthålla telomerer. Forskningen publicerades idag i onlineversionen av tidskriften Natur .
Forskningen kompletterar tidigare fynd som tyder på att ökad aktivitet av telomerasenzymet kan gynna patienter med för tidigt åldrande. Studien ger också ett nytt verktyg för att studera telomeras, ett enzym av stort intresse för forskare som arbetar med både åldrande och cancer. Förkortningen av telomerer under en livstid tros vara kopplad till åldrande. Och onormal aktivering av telomeras i cancerceller gör att de kan föröka sig okontrollerat. Medan forskare redan visste att omprogrammering kunde förlänga telomerer i celler från friska människor, var det oklart om samma sak kunde hända i celler med defekt telomeras.
Telomeras är mest aktivt i stamceller, vilket gör att dessa celler kan behålla sin telomerlängd och dela sig på obestämd tid. Telomererna hos differentierade celler, såsom hudceller, förkortas med varje celldelning, vilket begränsar deras livslängd. (Upptäckten av enzymet på 1980-talet belönades med Nobelpriset i fysiologi eller medicin förra året.)
Personer med en för tidigt åldrande sjukdom som kallas dyseratosis congenita har ofta genetiska defekter i en av de tre komponenterna i telomeras, vilket ger en rad avvikelser, inklusive i huden, blodet och mag-tarmkanalen. Den dödligaste defekten är en oförmåga att fylla på olika typer av blodkroppar, vilket leder till tidig död på grund av infektion eller blödning. Vi vet att celler från dessa patienter växer mycket dåligt i kultur jämfört med normala celler, säger Inderjeet Dokal , en läkare vid Barts och London School of Medicine and Dentistry, i London, som identifierade de första generna som låg bakom sjukdomen men var inte involverad i den nya forskningen. Sjukdomen, som är ganska sällsynt, har blivit av ett bredare intresse tack vare ett växande fokus på vetenskapen om telomerer och deras roll i åldrandet.
I den nya studien, Suneet Agarwal , en läkare och forskare vid barnsjukhuset, och medarbetare tog hudceller från tre patienter med sjukdomen och genmanipulerade cellerna för att uttrycka en uppsättning gener som utlöser omprogrammering, vilket återställer cellerna till ett embryonalt tillstånd. De blev förvånade när de upptäckte att de omprogrammerade cellerna växte och delades, deras telomerer förlängdes med efterföljande delningar.
De visar att de kan göra cellerna unga, säger Lorenz Studer , en läkare och forskare vid Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, i New York, som inte var involverad i forskningen. Defekten i telomerasenzymet verkar förträngas eller åsidosättas under omprogrammering, vilket förmodligen förklarar varför patienter klarar sig någorlunda bra i de tidiga skedena av livet, säger han. Patienter har fortfarande samma mutation i [hudcellen] eller iPS-cellen, men mutationen visar sig bara i den differentierade cellen.
Forskarna fann att omprogrammering verkade aktivera en specifik komponent av telomerasenzymet, en upptäckt som de hoppas kunna använda för att utveckla nya behandlingar för denna och andra telomerasrelaterade sjukdomar. Agarwal hoppas kunna söka efter läkemedel som ökar enzymet.
Denna sjukdom är ett idealiskt fall för den kliniska tillämpningen av telomerföryngrade vuxna stamceller eller iPS-cellterapier, eftersom den primära defekten av telomerasbrist inte behöver korrigeras om telomerasfunktionen tillfälligt kan stimuleras tillräckligt för att förlänga telomererna, skrev Kathleen Collins , en biolog vid University of California, Berkeley, i ett e-postmeddelande. Detta arbete visar att iPS-tillståndet gör precis det.
Fynden är ett tidigt exempel på potentialen av inducerad pluripotent cellomprogrammering, en teknologi som först utvecklades 2007 som ett verktyg för att studera mänskliga sjukdomar. Tekniken, där genteknik eller kemikalier används för att aktivera gener som normalt uttrycks i embryonala celler, gör det möjligt för forskare att skapa stamceller från patienter med olika sjukdomar. Förhoppningen är att differentiering av dessa celler till den celltyp som påverkas av sjukdomen gör det möjligt för forskare att studera de molekylära mekanismerna som orsakar den.
Studer påpekar att den nya forskningen kan belysa hur en cells ålder eller telomerstatus kan påverka hur den manifesterar en viss sjukdom. Till exempel är det ännu inte klart om celler som kommer från patienter med en åldersrelaterad sjukdom, såsom Parkinsons eller Alzheimers, kommer att visa tecken på sjukdomen strax efter omprogrammering, eller om cellerna måste åldras – cykla genom ett antal celldelningar – för att mer exakt återspegla åldersrelaterade besvär.