Исследование предлагает, чтобы эпигенетические изменения стимулировали процесс старения, и что те изменения могут быть покорными. «Мы не исправляли мутацию, которая вызывает преждевременное старение у этих мышей», говорит ведущий следователь Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, преподаватель в Институте Солка Лаборатории Экспрессии гена Биологической науки. «Мы изменили старение, изменив эпигеном, предположив, что старение – пластмассовый процесс».Это – первый отчет, в котором клеточное перепрограммирование продлевает срок службы у живого животного.
Предыдущие усилия привели к мышам, которые или немедленно умерли или заболели обширными опухолями. Команда Salk использовала частичный клеточный перепрограммный подход, который не вызвал опухоли или смерть. «Мы были удивлены и счастливы видеть, что мы смогли продлить продолжительность жизни, в естественных условиях повторно программируя», говорит co-first автор Прэдип Редди.Клеточное перепрограммирование поворачивает взрослую клетку, такую как клетка кожи, в клетку вызванной плюрипотентной основы (iPS). Клетки IPS имеют высокие темпы быстрого увеличения и еще не специализированы, чтобы выполнить функции, такой как являющийся частью кожи.
Перепрограммирование включает стимулирование выражения четырех факторов, названных факторами Яманаки, в клетках. Факторы должны быть выражены в течение 2 – 3 недель для клеток, чтобы достигнуть плюрипотентности.Команда Salk использовала частичное перепрограммирование, которое вызвало выражение факторов Яманаки в течение всего 2 – 4 дней.
Клетки не достигают плюрипотентности. Скорее клетка, которая начинается как клетка кожи, остается клеткой кожи. Но симптомы дисфункции, связанной с возрастом в клетке уменьшаются.
В этом исследовании частичное перепрограммирование клеток в пробирке уменьшило накопление повреждения ДНК и восстановило ядерную структуру. «Эти изменения – результат эпигенетической модернизации в клетке», говорит Изпизюа Бельмонте.Эпигенетические отметки, которые изменяются по целой жизни в ответ на изменения окружающей среды, регулируют и защищают геном.
Некоторые отметки включают специализированные функции, такие как оборудование клетки кожи в клетке кожи, и выключают механизмы, которые не необходимы, такие как оборудование клетки печени. «Во время старения отметки добавлены, удалены и изменены», говорит co-first автор Алехандро Окампо. «Ясно, что эпигеном изменяется, поскольку мы становимся старше».Команда вызвала выражение факторов Яманаки во всех клетках организма, используя их частичный перепрограммный подход. Несколько органов улучшились. Например, ткань от кожи, селезенки, почки и живота все улучшили появление, когда осмотрено под микроскопом.
Сердечно-сосудистая система, которая часто подводит и вызывает раннюю смерть у этих преждевременно стареющих мышей, также показала улучшения структуры и функции. «Трудно сказать определенно, почему животное живет дольше», говорит co-first автор Палома Мартинес-Редондо. «Но мы знаем, что выражение этих факторов вызывает изменения в эпигеноме, и те приводят к преимуществам на клеточном и organismal уровне».Команда также проверила применения частичного перепрограммирования в моделях раны у мышей.
В этом исследовании частичное перепрограммирование увеличило регенерацию мышечной ткани и бета клеток в поджелудочной железе после травмы.Следующие шаги включат получение дополнительной информации, как эпигеном изменяется во время частичного перепрограммирования. «Мы должны возвратиться и исследовать, какие отметки изменяют и стимулируют процессом старения», говорит Изпизюа Бельмонте.