Kan Aldringsklokken Endres? - Alternativt Syn

2024 Forfatter: Keith Bush | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 14:37

Forskere ved Caltech og University of California, Los Angeles har utviklet en ny tilnærming for å fjerne celleskader som akkumuleres med alderen. Denne teknikken kan potensielt bidra til å redusere eller reversere viktige prosesser knyttet til aldring. Under ledelse av Nikolai Kandul, assisterende professor i biologi og biologisk ingeniørfag i laboratoriet til biologiprofessor Bruce Hay, utviklet forskere en teknikk for å fjerne mutant DNA fra mitokondrier, små organeller som produserer mest av den kjemiske energien i cellen. Et papir som beskriver studien ble publisert forrige uke i tidsskriftet Nature Communications.

For hver celle er det hundrevis eller tusenvis av mitokondrier, som hver bærer sitt eget lille sirkulære DNA-genom kalt mtDNA, hvis produkter er essensielle for energiproduksjon. Fordi mtDNA har begrensede reparasjonsegenskaper, blir normale og mutante versjoner av mtDNA ofte funnet i samme celle, og denne tilstanden kalles heteroplasmi. De fleste mennesker begynner livet med noe heteroplasmi, og nivåene av mutant mtDNA øker gjennom hele livet. Når den kritiske terskelen for mutant mtDNA krysses, blir celler dysfunksjonelle eller dør.

Livslang opphopning av mutant mtDNA antas å bidra til aldring og manifestasjon av degenerative sykdommer i alderdommen, som Alzheimers sykdom, Parkinsons sykdom og sarkopeni - aldersrelatert tap av muskelstyrke og skjørhet. Arvelige mtDNA-mangler er også assosiert med en rekke forhold som finnes hos barn, inkludert autisme.

"Vi vet at å øke frekvensen av mtDNA-mutasjon forårsaker for tidlig aldring," sier Hay, professor i biologi og biologisk ingeniørfag ved Caltech. “Når det kombineres med akkumulering av mtDNA i viktige vev som nevroner og muskler, resulterer dette i tap av viktige funksjoner. Hvis vi kunne redusere mengden mutant mtDNA, kunne vi redusere eller reversere viktige aspekter ved aldring.”

Forskere har genetisk konstruert Drosophila, en vanlig fruktflue, slik at omtrent 75% av mtDNA i musklene som trengs for flyging, som er veldig energikrevende i dyreriket, gjennomgikk mutasjoner tidlig i voksen alder. Denne modellen betyr aldring hos unge dyr. Drosophila vokser raskt, og de fleste menneskelige sykdomsgener har analoger i fluer, så de er viktige for å studere prosessene knyttet til menneskers sykdom. Forskerne bestemte seg for å fokusere på muskulaturen, ettersom vevet gjennomgår aldringsrelatert nedbrytning hos alle dyr, inkludert mennesker.

I motsetning til DNA-mutasjoner i kjernen, som kan repareres av cellulære reparasjonsmekanismer, er mutasjoner i mtDNA ofte umulige å fikse. Imidlertid kan celler bryte ned og fjerne substandard mitokondrier gjennom mitofagi, en slags cellulær kvalitetskontroll. Før dette arbeidet var det uklart om denne prosessen selektivt kunne kvitte seg med mutanten mtDNA.

Forskerne fant at når de kunstig økte aktiviteten til gener som bidrar til mitofagi, inkludert flere gener assosiert med arvelige former for Parkinsons, ble andelen mutant mtDNA i flueres muskelceller dramatisk redusert. For eksempel reduserte overekspresjon av parkingenet, som spesielt fører til fjerning av dysfunksjonelle mitokondrier og er en mutant familiær form av Parkinsons sykdom, andelen mutant mtDNA fra 76% til 5%; og overekspresjon av Atg1-genet reduserte andelen til 4%.

"Denne reduksjonen fjerner fullstendig metabolske feil i disse cellene, og forynger i hovedsak deres energiproduserende tilstand," bemerker Hay. "Eksperimentene viser tydelig at nivået av mutant mtDNA i celler kan reduseres ved å justere normale cellulære prosesser nøye."

Kampanjevideo:

Nå som forskere vet at kvalitetsstyring av mtDNA virkelig er mulig og kan forbedres, er det nødvendig å lage medisiner som kan føre til de samme effektene. I fremtiden har forskere til hensikt å lage medisiner som det vil være mulig med jevne mellomrom å rense celler ved å fjerne skadet mtDNA fra hjernen, muskler og annet vev. Dette vil hjelpe oss med å opprettholde våre intellektuelle evner, mobilitet og gjøre oss sunnere generelt.

ILYA KHEL