100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ученые смогли вернуть молодость старым клеткам, как им это удалось?

Ученые смогли вернуть молодость старым клеткам. Как им это удалось?

Бессмертие – это то, чего, вероятно, мы никогда не сможем достичь. Наш организм слишком сложный и хрупкий, чтобы существовать вечно, не доходя до какой-то биологической конечной точки.

Несмотря на это, ученые очень заинтересованы в продлении нашей жизни. Один из способов это сделать – обеспечить больше времени генетическому материалу для старения, чем это заложено природой. По сути, это то, что попытались сделать исследователи, опубликовавшие свою работу в «Журнале Американского колледжа кардиологов».

Клеточное старение

Как известно, по мере нашего взросления и старения состояние клеток организма также ухудшается. Хотя ученые не смогли обнаружить линейной корреляции между клеточным и «фактическим» старением, деградация клеток является полезным показателем в этом отношении.

Клеточное старение можно измерить, посмотрев на теломеры человека – своего рода «колпачки» на концах наших хромосом. Они предотвращают повреждение хромосом или случайное их слияние с соседями, однако со временем начинают ослабевать и сокращаться. Это делает хромосомы более уязвимыми, а поскольку они повреждаются, наш организм начинает стареть.

Таким образом, если бы существовал способ удлинить теломеры, можно было бы эффективно остановить клеточное старение у человека. Это, конечно, еще не означает, что такой человек технически станет моложе, но, вполне возможно, его общее старение остановится.

Особенности эксперимента ученых

Команда ученых, возглавляемая Хьюстонским методистским исследовательским институтом (HMRI), решила проверить эти предположения на практике и добилась успеха, хотя раньше попытки других исследовательских групп заканчивались неудачами.

Сначала ученые исследовали 17 детей (по общему признанию, это небольшой размер выборки), страдающих от прогерии – редкого генетического заболевания, при котором дети, по-видимому, стареют невероятно быстро. У детей, рожденных с этой болезнью, клеточные ядра имеют аномальную структуру. Длительность жизни больных с прогерией – в среднем 13 лет. Чаще всего они умирают от инсультов или сердечных приступов.

Ученые отметили, что у 12 из этих детей (в возрасте от одного до четырнадцати лет) размер теломер был значительно сокращен. Это говорит о том, что данное явление отчасти связано с быстрым старением клеток.

Затем исследователи взяли образцы клеток у этих пациентов и использовали новаторскую технологию, которая позволяет вводить РНК (более примитивный химический «кузен» ДНК) напрямую в клетки, чтобы стимулировать их к производству большей теломеразы (ключевого белка строительного блока теломер). Его появление в конечном итоге привело к удлинению теломер старых клеток. Эта технология застопорила клеточное старение и фактически остановила его, хотя и на несколько дней. Клетки, которые были аномальными или поврежденными, начали размножаться и воспроизводиться как здоровые.

Первые шаги

Ученые не имплантировали эти «обновленные» клетки обратно в пациентов, поскольку целью их эксперимента было лишь доказательство данной концепции. На данный момент нельзя сказать, что человека можно полностью исцелить от прогерии или клеточного старения в целом, но это можно сделать в чашке Петри.

Конечно, речь не идет о бессмертии, но это исследование может стать первым шагом на пути к лечению прогерии.

Клеточное старение удалось обратить вспять

На протяжении всей своей истории человечество искало секрет вечной молодости. Но лишь ученым из Стэнфордского университета, возможно, удалось подобраться на шаг ближе к желаемому. Недавно команда исследователей сообщила, что им удалось омолодить человеческие клетки с помощью механизма, применяемого при создании стволовых клеток. Результаты работы показали, что метод, призванный обратить вспять ошибки копирования ДНК и вернуть клеткам молодость, действительно устраняет признаки старения и восстанавливает энергию клеток. Ученые надеются, что в будущем разработанный ими метод поможет в лечении заболеваний, вызванных старением клеток тканей. Более того, полученные результаты – это важный и значительный шаг к победе над старением.

Клеткам можно вернуть утраченную молодость, выяснили ученые

Что такое факторы Яманаки?

Вернуть молодость клеткам оказалось возможно с помощью факторов Яманаки – белков, которые обычно превращают клетки в стволовые. Более того, как пишут авторы исследования, факторы Яманаки играют важную роль в создании эмбриональных клеток.

Читайте так же:
Почему хлеб пекут только из злаков, а не из семян других растений?

Эмбриональные клетки – это клетки, полученные из оплодотворенной яйцеклетки, способные развиться в любой из специализированных типов клеток организма.

Целью процедуры омоложения клеток была ликвидация негативных факторов, которые проявляются по мере старения организма. В ходе работы, опубликованной в журнале Nature Communications, использование факторов Яманаки позволило ученым обратить вспять ослабление клеточных систем, которое происходит по мере старения. Напомним, что сегодня ученые всего мира работают над созданием эффективного способа борьбы со старением. Подробнее о том, каких результатов исследователям уже удалось добиться, читайте в нашем материале.

Старение – процесс, которого всем нам хотелось бы избежать

Стволовые клетки – это клетки-предшественники всех остальных клеток организма. Стволовые клетки обладают способностью превращаться в другие клетки и поддерживают свою численность с помощью деления.

Как пишет The New York Times, в 2006 году Синья Яманаки, исследователь стволовых клеток из университета Киото (Япония), поразил биологов, продемонстрировав, что судьбу клетки можно изменить с помощью набора из четырех транскрипционных факторов – агентов, активирующих гены, которые определил ученый. Клетка, дозированная факторами Яманаки теряет свою идентичность и возвращается в эмбриональное состояние. Ошибки в геноме, которые накапливаются по мере старения клеток, также теряются в процессе омоложения. Работа доктора Яманаки была отмечена Нобелевской премией по медицине в 2012 году.

Еще больше увлекательных статей о том, будем ли мы жить больше ста лет, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен.

Как омолодить клетки?

В 2016 году Хуан Карлос Изписуа Бельмонте из Института биологических исследований Солка в Сан-Диего обнаружил, что два эффекта факторов Яманаки – стирание идентичности клеток и обращение вспять старения – могут быть разделены. Причем более низкая доза факторов Яманаки обеспечивает только изменение возраста клетки. Однако эти результаты были получены на клетках лабораторных мышей, а не людей.

Возможно, в будущем люди будут дольше оставаться молодыми и здоровыми

В новой работе ученые из Стэнфордского университета описали возможный способ доставки факторов Яманаки в клетки, взятые у пациентов. Авторы статьи утверждают, что при дозировании клеток факторами Яманаки в течение короткого периода времени, клетки сохраняют свою идентичность и возвращаются в молодое состояние. В ходе работы ученые извлекли старые хрящевые клетки пациентов с остеоартрозом и обнаружили, что после низкой дозы факторов Яманаки клетки больше не секретируют воспалительные факторы, которые провоцируют заболевание.

Секреция – процесс выделения химических элементов из клетки.

Исследователи также обнаружили, что человеческие мышечные стволовые клетки, которые повреждаются при мышечной адинамии – резкий упадок сил и мышечная слабость, сопровождается значительным уменьшением или прекращением двигательной активности – могут быть восстановлены. Таким образом, это открытие уже сегодня может позволить разрабатывать терапевтические средства для лечения остеоартрита и других заболеваний.

Ученые нашли способ обратить процесс старения клеток

Многие люди мечтают, что при их жизни найдут способ остановить старение. Теперь можно перестать мечтать. Реальная жизнь переплюнула научную фантастику. Исследователи смогли не только остановить, но и обратить процесс старения – вернув человеческие клетки обратно к их «молодому» состоянию. Правда, пока что только в лаборатории. Ученые рассчитывают, что скоро их открытие позволит создавать лекарства против естественной дегенерации тканей. И указывают на то, какие продукты нам нужно употреблять, чтобы достичь похожего эффекта в своём организме.

Главный вопрос: почему мы стареем

Старение можно рассматривать как прогрессирующее снижение качества работы человеческого тела. С ним связывают большинство хронических заболеваний, включая рак, диабет и деменцию. Есть масса причин, по которым наши клетки и ткани перестают функционировать. Но в последнее время ученые считают, что главным виновником является накопление так называемых «старых» клеток.

«Старые клетки» – поврежденные клетки, которые не только не работают должным образом (например, перестают делиться), но и нарушают функции клеток вокруг них. Они демонстрируют радикально измененный дегенеративный фенотип в сравнении с их растущими аналогами. Чем меньше внутри вас стареющих клеток или чем быстрее они заменяются новыми – тем вы физически моложе.

Читайте так же:
Мауна Кеа– самая высокая гора на планете: разбираемся во всех подробностях


Старая клетка

Устранение этих старых, плохо работающих клеток в животных в 2011 году показало замедление прогрессирования болезней, связанных со старением. Например, оно позволило избежать развития катаракты в мышах.

Ученые до сих пор точно не уверены, почему у нас появляется всё больше таких «старых» клеток по мере того, как мы взрослеем. В числе вероятных виновников – случайные повреждения ДНК, воздействия воспалений в тканях и повреждение со временем защитных молекул (теломер) на конце хромосом. До 70-х годов бытовало мнение, что у каждой клетки есть определенное число циклов деления, после которого она останавливается и умирает, но потом доказали, что это не так: клетка может «устареть» в любой момент, с определенным шансом, зависящим от окружающей её среды.

Одна из последних теорий, которая набрала популярность, – причиной старения клеток является потеря их способности включать и выключать гены в нужное время и в нужном месте.

Гены и их сообщения

По мере взросления мы теряем способность контролировать работу своих генов. Каждая клетка в теле содержит всю информацию, необходимую для развития жизни: даже из вашей слюны в теории можно вырастить вашего клона. Но не все гены «включены» в разных тканях и разных ситуациях. Это и позволяет клеткам сердца отличаться от клеток печени или почки, несмотря на то, что все они содержат одни и те же гены.


Слева – нормальная клетка, справа – старая клетка

Когда ген активируется сигналами изнутри или снаружи клетки, он отсылает молекулярное сообщение (РНК). В этом послании хранится вся информация, необходимая для создания того, что будет делать этот ген. С 2008 года мы знаем, что 95% наших генов могут отсылать несколько разных типов сообщений – в зависимости от потребностей клетки. Так клетка «сообщает» своей ткани, в чем она сейчас нуждается для нормального развития. Каждый ген можно считать «рецептом» того, что хочет сделать клетка: если она родилась на кухне, делающей шоколадные пироги, а все полки вокруг забиты только сахаром и ванилью, это её единственный способ попросить организм сходить в магазин за новыми покупками. А если рецепты перестают отправляться, клетка постепенно «худеет» и перестает выполнять свою функцию.

Решение о том, какой тип сообщения выдаст клетка в любой момент времени, производится группой из примерно 300 белков, которые сейчас называют «факторами сращивания» («факторами соединения»). Со временем объем таких факторов, которые производятся организмом, снижается. В результате возникает накопление «старых» клеток, которые не способны включать нужные им гены и реагировать на изменения в окружающей среде.

Последние исследования показали, что уровни этих важных белков-регуляторов снижаются в образцах крови пожилых людей, а также в изолированных человеческих стареющих клетках разных типов тканей.

Как восстановить «старые» клетки

Белки-регуляторы и, соответственно, гены в «старых» клетках можно заставить снова работать. Клетка не умирает, она просто теряет возможность правильно выполнять свою функцию. Значит, надо её «встряхнуть», и дать ей снова вернуться к выполнению своих задач. Недавно способ возвращения наших клеток обратно к своему «молодому» состоянию продемонстрировали Лорна Харрис, Мэтт Вайтмен и их команда из Эксетерского университета (здесь их работу можно почитать бесплатно).


Профессор Лорна Харрис

В своём докладе ученые объясняют, как они пытались найти способы запустить обратно выпуск «факторов сращивания». Оказалось, что если обработать старые клетки химическим веществом, содержащим небольшое количество сероводорода (H2S), число «факторов сращивания» вырастает, гены начинают включаться, и клетка снова возобновляет свою нормальную работу.

Ранее, в апреле этого года, группа из 12 ученых показала, что H2S снижает связанные со старением болезни в животных. Но вещество очень токсично в больших дозах, и исследователи не могли найти способ его безопасной доставки в нужную часть клетки. Были протестированы разные модуляторы – химические соединения, которые могли бы «приплыть» к клетке, произвести с ней химическую реакцию, и отдать ей сероводород.

Читайте так же:
В ядре Земли обнаружены частицы солнечного ветра

Из исследования 2013 года было известно, что донор сероводорода GYY4137 может помогать с атеросклерозом, если давать его мышам. Он медленно отдает H2S, мимикрируя стандартную активность здорового организма. С его помощью ученые и смогли доставить молекулу H2S прямо к митохондрии – структуре, отвечающей за производство энергии в клетке.


Доставка H2S в человеческую клетку разными методами, результат через 24 часа (чем чернее – тем клетка старее, то есть тем меньше в ней работающих генов-регуляторов)

На протяжении 24 часов клеткам давалось 100 мкг/мл Na-GYY4137 (также тестировалось несколько других вариантов доноров H2S – AP39, AP123 и RT01). Доктор Ева Латорре, помогавшая в исследовании, была поражена масштабом и быстротой изменений в клетках:

Профессор Харрис рассказывает в докладе:

Харрис и Вайтмен рассчитывают, что с помощью таких молекулярных инструментов можно будет устранять «старые» клетки в живых людях и возвращать их к нормальной работе. Они не уверены, что это позволит радикально продлить длительность жизни человека (скажем, до 150 лет), но говорят, что это однозначно повысит качество жизни старых людей, позволив им уменьшить эффекты от хронических болезней, а также снизить шансы инсульта, сердечных заболеваний и рака.

Фонтан молодости

Из прочтения всех этих исследований я для себя вынес одну важную вещь. Оказывается, очень полезно есть чеснок. Он содержит аллицин (который и является причиной характерного резкого запаха). А в результате реакции аллицина с эритроцитами образуется небольшое количество сероводорода. Это помогает снизить напряжение кровеносных сосудов (в исследованиях – до 72%). Сероводород в небольших дозах защищает организм от сердечно-сосудистых заболеваний и показывает противовоспалительные, спазмолитические, вазодилатирующие и цитопротективные свойства. Он также (дамы, закройте глаза) играет роль в расширении сосудов полового члена, необходимом для осуществления эрекции. А теперь еще и подтвердилось, что при благоприятных условиях он может обращать процесс старения клеток, восстанавливая нормальную работу их генов.

Один из руководителей научной группы, исследовавшей этот эффект, доктор Дэвид Краус, говорит, что:

Исследователи также предлагают использовать уровень выделения сероводорода эритроцитами для стандартизации пищевых добавок на основе чеснока.

После прочтения этого я, наверное, попробую всё-таки включить чеснок в свою диету, хоть мне он и не нравится. К большому сожалению, «хакнуть» систему, глотая целые зубчики, чтобы избежать противного запаха, здесь не получится. Аллицин появляется в чесноке только если его разрезать или раскусить: при разрушении клеток происходит химическая реакция, и он синтезируется из предшественника аллиина и фермента аллициназы. Зубчик, съеденный целиком, не обладает особыми лечебными свойствами, как и термически обработанный чеснок (да, весь тот чеснок, который вы ели в плове или борще, не считается). А вот натертая зубчиком корочка хлеба уже начинает работать во всю.


Результаты исследования ресвератола (та же команда работала с ним в 2017 году)

Употребление чеснока не рекомендуется при заболеваниях почек, желчекаменной болезни, язве желудка или кишечника, гепатите и других заболеваниях печени. Альтернатива, которую ранее тоже тестировали Лорна Харрис и Мэтт Вайтмен, пусть и с меньшим эффектом, – аналоги ресвератола. Это вещество можно найти в красном вине, черном шоколаде, кожуре красного винограда и черники, какао и арахисе. Биологические эффекты не настолько сильны, как в аллицине, но ресвератол тоже однозначно омолаживает человеческие клетки – по крайней мере, в пробирке.

О других исследованиях способов борьбы со старением в прошлом году отличный пост написала @mary_arti.

Ученые смогли вернуть молодость старым клеткам, как им это удалось?

Бессмертие – это то, чего, вероятно, мы никогда не сможем достичь. Наш организм слишком сложный и хрупкий, чтобы существовать вечно, не доходя до какой-то биологической конечной точки.

Читайте так же:
Учёные открыли новый вид крошечных акул, которые светятся в темноте

Несмотря на это, ученые очень заинтересованы в продлении нашей жизни. Один из способов это сделать – обеспечить больше времени генетическому материалу для старения, чем это заложено природой. По сути, это то, что попытались сделать исследователи, опубликовавшие свою работу в «Журнале Американского колледжа кардиологов».

Клеточное старение

Как известно, по мере нашего взросления и старения состояние клеток организма также ухудшается. Хотя ученые не смогли обнаружить линейной корреляции между клеточным и «фактическим» старением, деградация клеток является полезным показателем в этом отношении.

клетки

Клеточное старение можно измерить, посмотрев на теломеры человека – своего рода «колпачки» на концах наших хромосом. Они предотвращают повреждение хромосом или случайное их слияние с соседями, однако со временем начинают ослабевать и сокращаться. Это делает хромосомы более уязвимыми, а поскольку они повреждаются, наш организм начинает стареть.

Таким образом, если бы существовал способ удлинить теломеры, можно было бы эффективно остановить клеточное старение у человека. Это, конечно, еще не означает, что такой человек технически станет моложе, но, вполне возможно, его общее старение остановится.

Стареющие мутанты

Роналд Депиньо (Ronald A. DePinho) и его команда работали на мутантных мышах. У них теломераза не работала даже в тех клетках, в которых должна — в стволовых и половых. Выделенные из них фибробласты могли делиться не более четырех-пяти раз, после чего деградировали. А у самих мышей во вполне молодом возрасте появлялись признаки старения: деградировали семенники, селезенка, исчезла способность к размножению. В головном мозге затормозился нейрогенез: снизилось число нейральных стволовых клеток и их превращение в нейроны и глиальные клетки – олигодендроциты. А из-за недостатка последних длинные отростки нейронов – аксоны потеряли часть своих изоляционных миелиновых оболочек. В итоге мозг мутантов стал меньше и легче по сравнению с мозгом нормальных мышей. Кроме того, у мутантов нарушилось обоняние (как обычно происходит у старых животных), так как обонятельный эпителий деградировал.

Особенности эксперимента ученых

Команда ученых, возглавляемая Хьюстонским методистским исследовательским институтом (HMRI), решила проверить эти предположения на практике и добилась успеха, хотя раньше попытки других исследовательских групп заканчивались неудачами.

Сначала ученые исследовали 17 детей (по общему признанию, это небольшой размер выборки), страдающих от прогерии – редкого генетического заболевания, при котором дети, по-видимому, стареют невероятно быстро. У детей, рожденных с этой болезнью, клеточные ядра имеют аномальную структуру. Длительность жизни больных с прогерией – в среднем 13 лет. Чаще всего они умирают от инсультов или сердечных приступов.

Ученые отметили, что у 12 из этих детей (в возрасте от одного до четырнадцати лет) размер теломер был значительно сокращен. Это говорит о том, что данное явление отчасти связано с быстрым старением клеток.

Затем исследователи взяли образцы клеток у этих пациентов и использовали новаторскую технологию, которая позволяет вводить РНК (более примитивный химический «кузен» ДНК) напрямую в клетки, чтобы стимулировать их к производству большей теломеразы (ключевого белка строительного блока теломер). Его появление в конечном итоге привело к удлинению теломер старых клеток. Эта технология застопорила клеточное старение и фактически остановила его, хотя и на несколько дней. Клетки, которые были аномальными или поврежденными, начали размножаться и воспроизводиться как здоровые.

Атрофия обратима

апоптозЗапрограммированная клеточная смерть. Форма гибели клетки, при которой она уменьшается в размерах, хроматин конденсируется и фрагментируется, мембрана уплотняется, и клеточное содержимое уничтожается без выхода в окружающую среду.

Дегенерацию удалось повернуть вспять, когда ученые биохимически восстановили в клетках активность теломеразы. В культуре это привело к удлинению теломер и возобновлению клеточных делений. Клетки смогли поделиться еще не менее двадцати раз. У мышей при этом стали восстанавливаться ткани в органах с активно размножающимися клетками: исчезли признаки апоптоза в клетках семенников и кишечного эпителия, семенники и селезенка увеличились в размерах. В мозге таких мышей чаще начали размножаться нейральные стволовые клетки. Пошел и другой процесс — нейральные клетки начали превращаться в нейроны и глиальные клетки. Нейроны нарастили миелиновые оболочки на своих аксонах, из-за чего вес мозга увеличился в среднем на 16%. Наконец, в экспериментах с обучением на запаховые стимулы биологи убедились, что теломеразная активность восстановила нарушенное обоняние.

Читайте так же:
Музыка, которая влияет на сознание человека

миелиновая оболочкаЭлектроизолирующая оболочка, покрывающая аксоны многих нейронов. Ее образуют глиальные клетки, в центральной нервной системе — олигодендроциты. Они накручиваются на аксон, покрывая его множественными слоями мембраны. Изоляция намного увеличивает скорость проведения нервного импульса.

Эксперимент показывает, считают авторы, что стволовые клетки взрослого организма, находящиеся в дремлющем состоянии, можно вернуть к активной жизни и размножению, если активизировать восстановление теломер. В данном эксперименте моделью послужили мутантные мыши с неработающей теломеразой, но то же самое происходит и при возрастных изменениях в организме. Работа продемонстрировала принципиальную возможность омоложения тканей путем активизации теломеразы. Хотя на этом пути надо быть очень осторожными, так как теломераза активна в раковых клетках. В данном эксперименте ученые не столкнулись с раковым перерождением тканей, однако исключить такую возможность нельзя.

Статья о способе омоложения мышей опубликована в Nature.

Читайте нас в Дзене

Первые шаги

Ученые не имплантировали эти «обновленные» клетки обратно в пациентов, поскольку целью их эксперимента было лишь доказательство данной концепции. На данный момент нельзя сказать, что человека можно полностью исцелить от прогерии или клеточного старения в целом, но это можно сделать в чашке Петри.

Конечно, речь не идет о бессмертии, но это исследование может стать первым шагом на пути к лечению прогерии.

Перепрограммировать клетку

Обратить старение вспять удалось и американским медикам из Хьюстонского методистского исследовательского института. Они с помощью РНК-терапии удлинили теломеры в клетках, взятых у детей, больных прогерией — редким генетическим заболеванием, вызывающим преждевременное старение организма.

У таких пациентов теломеры — насадки, расположенные на концах хромосом и обеспечивающие репликацию (удвоение) ДНК, — от рождения очень короткие, из-за чего эти люди начинают стареть еще в детстве. Ученые хотели заставить клетки больных прогерией вырабатывать теломеразу — особый фермент, способный увеличивать длину теломер (он активен в тех клетках, которым надо постоянно делиться — например, в стволовых и половых) и таким образом замедлить старение.

Для этого в фибробласты пациентов ввели матричную РНК, кодирующую человеческую теломеразу. Процедуру провели три раза с интервалом в 48 часов. В результате восстановилось нормальное деление клеток в культуре и увеличился срок их жизни. При этом исследователи зафиксировали признаки омоложения клеток соединительной ткани — повышение активности теломеразы и рост длины теломер.

Синекожие и вечно молодые

Ученые из Мэрилендского университета (США) выяснили, что клетки можно омолодить с помощью метиленового синего (Methylenum coeruleum) — химического соединения, применяемого для окраски хлопка, шерсти и шелка и как антидот при отравлении цианидами и угарным газом.

Исследователи в течение четырех недель обрабатывали этим красителем фибробласты кожи, взятые у здоровых людей разного возраста и у больного прогерией. Выяснилось, что это вещество эффективно снижает уровень активных форм кислорода в митохондриях, переизбыток которого связывают со старением. Метиленовый синий замедлял процессы старения клеток, увеличивал плотность дермального слоя кожи и ускорял заживление ран.

Действие красителя испытали на клеточных линиях от людей разного возраста. Выяснилось, что этот препарат в клетках соединительной ткани 80-летнего человека снижает уровень активных форм кислорода до показателей, характерных для людей моложе 30 лет.

Кроме того, метиленовый синий не оказывает отрицательного воздействия на кожу, если его применять в течение долгого времени. Поэтому сейчас ученые работают над созданием косметических средств на основе этого вещества, которые позволят сохранять молодость кожи как можно дольше.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию