В новом исследовании, опубликованном в Cell Stem Cell, команда под руководством ученого по стволовым клеткам из USC Майкла Бонагиди, доктора философии.D., демонстрирует, что нервные стволовые клетки – стволовые клетки нервной системы – быстро стареют.
"Есть хронологическое старение и есть биологическое старение, и это не одно и то же," сказал Бонагиди, доцент кафедры биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, геронтологии и биомедицинской инженерии в Медицинской школе Кека при Университете Южной Калифорнии. "Нас интересует биологическое старение нервных стволовых клеток, которые особенно уязвимы перед разрушительным воздействием времени. Это имеет значение для нормального когнитивного снижения, которое большинство из нас испытывает по мере взросления, а также для деменции, болезни Альцгеймера, эпилепсии и травм головного мозга."
В исследовании первый автор Альбина Ибраева, к.D. кандидат в лабораторию Бонагиди в Центре регенеративной медицины и исследования стволовых клеток им. Эли и Эдит Брод при Университете Южной Калифорнии присоединилась к своим коллегам в исследовании мозга молодых, средних и старых мышей.
Прослеживая отдельные нервные стволовые клетки или НСК в течение нескольких месяцев, они определили: "краткосрочные НСК" которые быстро дифференцируются в более специализированные нейроны, и "долгосрочные НСК" которые постоянно делятся и воспроизводятся, чтобы поддерживать постоянный резерв стволовых клеток со способностью генерировать множество различных типов клеток в головном мозге. Эта ключевая популяция долгоживущих НСК делится реже и не может поддерживать свою численность по мере старения мышей.
Затем ученые исследовали тысячи генов в долгоживущих НСК, которые делятся реже и перешли в неактивное состояние, известное как состояние покоя. Активность генов покоящихся НСК сильно различалась у животных молодого и среднего возраста. Как и ожидалось, произошли изменения в генах, которые контролируют то, как долгосрочные НСК делятся, а также генерируют новые нейроны и другие клетки мозга. Примечательно, что в более молодом возрасте произошло много важных изменений активности генов, связанных с биологическим старением, чем предполагалось. Эти гены, способствующие старению, усложняют клеткам восстановление повреждений их ДНК, регулирование их генетической активности, контроль воспаления и преодоление других стрессов.
Среди генов, способствующих старению, ученых больше всего заинтриговал Abl1, который сформировал центр сети взаимосвязанных генов.
"Нас интересовал ген Abl1, потому что никто никогда не изучал его роль в биологии нервных стволовых клеток – будь то в развитии или в старении," сказала Ибраева.
Используя существующий, одобренный FDA химиотерапевтический препарат под названием Иматиниб, ученые могут легко подавить активность гена Abl1. Ученые давали старшим мышам иматиниб в течение шести дней. После того, как препарат заблокировал активность гена Abl1, НСК начали больше делиться и размножаться в гиппокампе, части мозга, ответственной за обучение и память.
"Нам удалось заставить нервные стволовые клетки делиться больше без истощения, и это первый шаг," сказал Бонагиди. "Шаг второй – побудить эти стволовые клетки производить больше нейронов. Третий шаг – продемонстрировать, что эти дополнительные нейроны действительно улучшают обучение и память. Еще предстоит проделать большую работу, но это исследование знаменует впечатляющий прогресс в достижении нашей цели по определению рецептурных лекарств, которые могут омолаживать наш мозг по мере того, как мы становимся старше."