Cercetătorii de la Universitatea din Bonn reîntineresc cu succes celulele umane în laborator
Cercetătorii de la Spitalul Universitar din Bonn și de la Universitatea din Bonn au reușit să reîntinerească dramatic celule umane într-un tub de încercare.
Pentru a realiza acest lucru, au reprogramat direct precursorii celulelor roșii de sânge în celule stem din care pot fi derivate neuroni. În timpul acestui proces, ceasurile moleculare care indică vârsta unei celule au fost resetate. De exemplu, celulele sanguine extrase de la o persoană de 80 de ani au fost transformate în celule stem cu o vârstă moleculară de sub 20 de ani.
Deoarece acest proces de reîntinerire a avut loc foarte lent, acesta este bine adaptat pentru o investigare mai detaliată a mecanismelor subiacente. Rezultatele cercetării au fost publicate în jurnalul „Aging Cell”.
Corpul uman conține sute de tipuri diferite de celule. Toate acestea își au originea în ovulul fertilizat și, prin urmare, împărtășesc aceeași compunere genetică. Cu toate acestea, pe parcursul dezvoltării lor, ele au fost angajate pe un destin specific: o celulă a pielii nu poate deveni în mod natural o celulă a ficatului, iar o celulă sanguină nu poate deveni o celulă nervoasă.
În prezent, însă, este posibil să se inverseze această determinare în laborator. De exemplu, țesut nervos poate fi crescut dintr-o celulă a pielii, ceea ce ar putea fi folosit într-o zi pentru a trata bolile neurodegenerative. Pentru a realiza această reprogramare, cercetătorii utilizează un amestec de diferiți factori de transcripție. Acești factori determină celula să citească instrucțiuni genetice diferite și, astfel, să își urmeze un alt traseu de dezvoltare.
Ceasurile moleculare au fost resetate dramatic.
Folosind această metodă, cercetătorii au convertit direct precursorii celulelor roșii de sânge în celule stem neuronale.
„În studiile anterioare, cercetătorii din Bonn au demonstrat deja că neuronii produși în acest mod formează conexiuni cu neuronii existenți după transplantarea în creierul șoarecilor. În studiul nostru actual, însă, ne-am concentrat asupra unui fenomen diferit: anume, observația că celulele devin semnificativ reîntinerite în timpul reprogramării”, subliniază Brüstle.
Pentru a măsura acest lucru, au folosit ceasuri moleculare care urmăresc modificările ADN-ului care apar de obicei pe parcursul îmbătrânirii. Aceste modificări nu afectează informația genetică în sine, ci frecvența cu care această informație este citită (epigenetica). Ceasurile epigenetice ale celulelor au fost resetate semnificativ prin reprogramare. Ca rezultat, celulele de la un individ de 80 de ani au prezentat ulterior o vârstă moleculară de sub 20 de ani. „De asemenea, știm că această reîntinerire epigenetică asigură că celulele se comportă, de fapt, ca celule tinere”, afirmă cercetătorul.
După 50 de zile, celulele sunt cu 60 de ani mai tinere.
Era deja cunoscut faptul că un efect de reîntinerire poate apărea în timpul reprogramării celulare. Cu toate acestea, acesta fusese observat anterior doar când reprogramarea avea loc în două etape: de exemplu, o celulă sanguină este preluată și convertită într-o celulă stem pluripotentă, care are practic toate „traseele de carieră” deschise în organism. Această celulă stem este apoi indusă să se dezvolte într-o celulă stem neurală, din care pot apărea doar celule cerebrale.
Reîntinerirea apare foarte rapid cu această metodă în două etape. „În contrast, noi am convertit celulele sanguine direct în celule stem neuronale, adică fără a trece mai întâi prin etapa celulei stem pluripotente”, a declarat Brüstle. „În abordarea noastră, reîntinerirea a avut loc treptat și a putut fi urmărită timp de peste 100 de zile.”
Aceasta deschide o fereastră unică pentru o mai bună înțelegere a proceselor de reîntinerire celulară. „Reîntinerirea care se extinde pe o perioadă atât de lungă de timp este ideală ca model experimental: deoarece ceasurile epigenetice sunt resetate lent pe parcursul mai multor săptămâni, putem folosi acest model pentru a investiga care factori și substanțe active accelerează sau încetinesc procesul de reîntinerire.”
Aceasta este deosebit de relevantă pentru domeniul neuroștiinței, afirmă Brüstle: „La urma urmei, vârsta este cel mai important factor de risc pentru boli neurodegenerative precum Alzheimer!”
