Ваші клітини пам'ятають, як бути молодими: кров літньої людини перетворили на юні клітини мозку

Клітина крові, взята у людини похилого віку, у лабораторії змінила професію і стала молодою. Дослідники з Університетської клініки Бонна та Боннського університету в Німеччині напряму перепрограмували клітини крові у стовбурові клітини мозку, і в процесі цього перетворення їхній молекулярний вік відкотився на десятиліття назад.

Як кров стала мозком

У тілі людини сотні типів клітин, і всі вони несуть однакову генетичну інформацію. Але доля у кожної своя: клітина шкіри не стане клітиною печінки, а клітина крові сама по собі ніколи не перетвориться на нервову.

У лабораторії цю долю навчилися переписувати. Вчені використовують коктейль із факторів транскрипції - білків, які змушують клітину читати інші ділянки генетичної інструкції і йти новим шляхом розвитку.

Команда професора Олівера Брюстле, директора Інституту реконструктивної нейробіології, пішла коротшим маршрутом, ніж було прийнято. Попередників червоних кров'яних клітин вони перетворили одразу на індуковані нейральні стовбурові клітини, з яких можуть рости нейрони.

Проміжний етап пропустили повністю. Зазвичай клітину спочатку повертають у плюрипотентний стан, коли їй відкриті майже всі шляхи, і лише потім спрямовують у потрібний бік.

Раніше ця ж група вже показала, що вирощені таким способом нейрони після пересадки у мозок мишей утворюють зв'язки з нейронами господаря. Тобто клітини не лише виглядають як нервові, а й працюють як нервові.

Годинник, який пішов назад

Цього разу вчених цікавило інше явище. Під час перепрограмування клітини помітно молодшали, і команда вирішила виміряти це омолодження точно.

Для вимірювання взяли молекулярні годинники. Вони відстежують хімічні мітки на ДНК, які накопичуються з віком за передбачуваним сценарієм. Сама генетична інформація при цьому не змінюється, змінюється те, як часто вона зчитується. Це і є епігенетика.

Результат вразив самих авторів. Епігенетичний годинник перепрограмованих клітин скинувся настільки, що клітини донора віком за вісімдесят років показали молекулярний вік менше двадцяти років. У роботі використовували і клітини донора, якому був сто один рік.

За словами Брюстле, це омолодження не косметичне. Клітини після скидання годинника справді поводяться як молоді, а не просто мають молоді мітки.

Ще одна відмінність стосується швидкості. При класичному двоетапному перепрограмуванні омолодження відбувається дуже швидко, майже стрибком. При прямому перетворенні воно розтягнулося у часі: годинник ішов назад поступово, і процес вдалося відстежувати понад сто днів.

Саме ця повільність робить метод цінним для науки. Коли омолодження триває тижнями, дослідники можуть крок за кроком бачити, які фактори і речовини його прискорюють, а які гальмують.

Саме тому епігенетичний вік вважають чеснішим за паспортний. Двоє людей одного віку можуть мати клітини у різному стані, бо мітки на ДНК реагують і на спосіб життя, і на хвороби, і на середовище. Годинник показує не дату народження, а реальний знос системи, і в цьому експерименті знос вдалося відмотати назад.

Чому це важливо для мозку, що старіє

Результати опубліковано у журналі Aging Cell, перша авторка роботи - Леа Джессіка Берг. Для нейронауки тема має особливу вагу, бо вік є головним фактором ризику нейродегенеративних хвороб, зокрема хвороби Альцгеймера.

Якщо клітини мозку можна повертати у молодий стан у пробірці, з'являється жива модель, на якій видно сам механізм старіння. На такій моделі зручно шукати речовини, здатні сповільнювати старіння нервових клітин, і перевіряти їх без ризику для пацієнтів.

Для дослідників це ще й зручний інструмент відбору. Якщо омолодження триває тижнями, на клітини можна впливати на різних етапах процесу і дивитися, що саме змінює швидкість скидання годинника. Так поступово складається карта факторів, які керують старінням, а без такої карти будь-які розмови про ліки проти старіння мозку залишаються теорією.

Автори обережні у висновках. Йдеться про лабораторний експеримент, а не про готову терапію: жодній людині таке лікування поки не пропонують, і шлях від пробірки до клініки у цій галузі традиційно довгий.

Але сам факт зафіксовано твердо. Вік клітини не є незворотною вироком, записаним раз і назавжди. За певних умов клітина здатна забути свої десятиліття і знову стати молодою, і тепер вчені можуть спостерігати це забування у сповільненій зйомці.