Spanske forskere har funnet ut at når mus er genetisk konstruert, øker lengden på telomerene i cellene. Dette lar dem forlenge livet, men det er nødvendig å gå til noen triks slik at et ekte monster ikke vises på det hvite lyset. "Lenta.ru" snakker om en risikabel metode for å forynge gamle celler.
Telomerer er endene av kromosomer, som dannes ved å gjenta seksjoner av DNA, bestående av seks nukleotider (TTAGGG). Til tross for deres tilsynelatende ubrukelighet, utfører de en veldig viktig funksjon. Faktum er at når celler deler seg, begynner kromosomer å kopieres, men denne prosessen går ikke sporløst etter dem. I nye kromosomer er endene alltid litt kortere enn hos foreldre. Telomerer spiller rollen som beskyttelseshette fordi de ikke har viktig genetisk informasjon.
Med hver generasjon celler forkortes imidlertid telomerer mer og mer, inntil et kritisk øyeblikk, kalt Hayflick-grensen, oppstår. Celler, etter å ha nådd denne grensen, deler seg ikke lenger og dør.
Noen celler (stilk, kjønn og andre) er i stand til å øke lengden på telomerene sine. Dette skyldes et enzym kalt endogen telomerase. Det legger det samme TTAGGG-fragmentet til slutten av kromosomer, og hvis du øker mengden i celler, kan de dele seg på ubestemt tid, og overvinne Hayflick-grensen.
Stamceller i den voksne kroppen eldes også gradvis, siden det ikke produseres veldig mye telomerase i dem. Imidlertid er det nok for levende organismer å eksistere i mange år, og helbrede sårene deres om og om igjen.
Når biologisk vev er skadet, starter prosessene for dets fornyelse. Stamceller deler seg for å bli normale somatiske celler (kropp). Slike "avkom" mister ikke bare pluripotens, det vil si evnen til å transformere (differensiere), men mister også evnen til å syntetisere telomerase. Kroppen tillater derfor bare visse grupper av celler å dele seg på ubestemt tid, siden ellers vil risikoen for kreftsvulster øke mangfoldet.
Embryonale stamceller
Salgsfremmende video:
Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Hva gjør stamceller til normale? Selv om de samme genene finnes i alle celler i kroppen, kan noen av dem slås av i en viss type vev. For eksempel, i nervevevet i hjernen, som elektriske impulser passerer gjennom, fungerer ett sett med gener, og på holmene i Langerhans, som er i bukspyttkjertelen og produserer insulin, et annet. Et system på høyere nivå bestående av epigenetiske faktorer - molekyler som knytter seg til DNA og regulerer dets funksjoner - slår gener av og på. Hele settet med faktorer knyttet til dobbelt helix danner et epigenom, og naturlig nok er det forskjellig i hver vevstype.
En logisk konklusjon følger av dette: for å gjøre en celle tilbake til en stamcelle, må du endre den med et epigenom, med andre ord, omprogrammere den. Dette kan oppnås ved å introdusere fire spesifikke forbindelser kalt Yamanaka-faktorer (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 og c-Myc). De er også involvert i epigenetisk regulering, og opprettholder cellens evne til å differensiere. De ble først brukt i 2006 av den japanske forskeren Shinya Yamanaka, som var i stand til å transformere fibroblaster til induserte stamceller (iPS-celler). For dette ble forskeren tildelt Nobelprisen i 2012.
Yamanaka foryngde faktisk individuelle celler ved å omprogrammere dem på det epigenetiske nivået og starte prosessen med skillet. Spørsmålet melder seg: er det mulig å gjøre det samme med en hel organisme, i det minste med en mus? Problemet er at ved å gjøre dette bryter vi pakten "det skal ikke være mange stamceller", fordi, som allerede nevnt, øker risikoen for kreft. I tillegg gir det ingen mening å transformere organer og vev til klumper av homogene iPS-celler - kroppen vil ganske enkelt dø. En annen vanskelighet ligger i det faktum at induserte stamceller spontant kan utvikle seg til teratomer (fra antikkens greske τέρατος - "monster") - svulster i form av underutviklede organer, som tenner, øyne eller til og med hjernen.
Det viste seg imidlertid at det er fullt mulig å unngå svulster. Så du kan ikke gjøre somatiske celler til stamceller ved å frata dem funksjonaliteten, men bare aktivere Yamanaka-faktorene kort for å forynge vevene litt. For å gjøre dette har forskere laget transgene mus, og satt inn en kassett med et sett påfølgende gener som koder OSKM i deres DNA. Kassetten, kalt en polykistronisk kassett (cistron er den samme som et gen), slås på i nærvær av det semisyntetiske antibiotiske doksysyklin. Dermed produseres Yamanaka-faktorer. Uten antibiotika vil omprogrammeringen stoppe.
Telomerase (grønne prikker) i bukspyttkjertelen hos GM-mus
Foto: Maria A. Blasco / CNIO
Spanske forskere, som studerte endringene i telomerer hos omprogrammerte mus, bestemte seg for ikke å komplisere oppgaven. For deres formål var det nok å aktivere polykistronisk kassett og spore hva som skjer med endene av kromosomene. Tilstedeværelsen av teratomer og dysplasi i dyrevev indikerte at omprogrammeringen var vellykket.
Forskere har funnet ut at når somatiske celler blir til stamtelomerer, forlenger de seg. Dette er logisk med tanke på at iPS-celler kan dele seg på ubestemt tid. Videre har forskerne bestemt at telomerase spiller en viktig rolle i dette.
Til nå hadde genetikere ikke bevis for at det er mulig å indusere endogen telomerase i en voksen organisme ved bruk av epigenetiske faktorer. Men det er akkurat dette som skjer. Yamanaka-faktorene ser ut til å bytte genkaskader, og til slutt aktivere det telomere-forlengende enzymet.
Kreftceller HeLa
Foto: Public Domain / Wikimedia
En lignende prosess følger ikke bare omprogrammering av somatiske celler, men også deres malignitet. Kreftceller har mye til felles med stamceller. Hun kan dele på ubestemt tid. Det mest kjente eksemplet er de "udødelige" HeLa-cellene. De ble isolert i 1951 fra en svulst i livmorhalsen til en pasient Henrietta Lacks, som døde samme år, og brukes fremdeles i en rekke eksperimenter.
Kreftceller er i hovedsak omprogrammerte somatiske celler også. I følge forskere forekommer lignende endringer med telomerer i dem. Derfor vil studier med iPS-celler avsløre detaljene om de molekylære prosessene som finner sted under dannelsen av svulster.
Alexander Enikeev
