Γύρισαν πίσω το βιολογικό ρολόι κατά 60 έτη, επιστήμονες στη Γερμανία

Τι θα γινόταν αν οι επιστήμονες μπορούσαν να γυρίσουν πίσω το βιολογικό ρολόι ενός ανθρώπινου κυττάρου 80 ετών κάνοντάς το να συμπεριφέρεται σαν κύτταρο ενός ανθρώπου κάτω των 20; Ερευνητές στη Γερμανία το κατάφεραν αντιστρέφοντας περισσότερα από 60 χρόνια μοριακής γήρανσης ενώ παράλληλα μετέτρεψαν πρόδρομα κύτταρα του αίματος σε νευρικά βλαστοκύτταρα ικανά να παράγουν νευρώνες.

Η ανακάλυψη που πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Βόννης και του Πανεπιστημίου της Βόννης θα μπορούσε να προσφέρει νέες γνώσεις γύρω από ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας: πώς μπορεί να αντιστραφεί η γήρανση σε κυτταρικό επίπεδο.

Σε αντίθεση με προηγούμενες μεθόδους οι οποίες επαναφέρουν σχετικά γρήγορα τη μοριακή ηλικία ενός κυττάρου αυτή η προσέγγιση λειτουργεί σταδιακά, επιτρέποντας στους ερευνητές να παρακολουθούν τη διαδικασία αναζωογόνησης για περισσότερες από 100 ημέρες.

Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Aging Cell» προσφέρει στους επιστήμονες μια σπάνια ευκαιρία να διερευνήσουν τι προκαλεί την κυτταρική αναζωογόνηση, τι την επιβραδύνει και αν οι σχετικοί μηχανισμοί θα μπορούσαν μελλοντικά να συμβάλουν στην αντιμετώπιση ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.

Αλλαγή της ταυτότητας και της ηλικίας των κυττάρων

Τα περισσότερα κύτταρα του σώματος φέρουν ουσιαστικά τις ίδιες γενετικές οδηγίες ωστόσο εξελίσσονται σε εξειδικευμένους τύπους κυττάρων με διαφορετικές λειτουργίες. Η ταυτότητά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ποιες γενετικές οδηγίες χρησιμοποιούν. Υπό φυσιολογικές συνθήκες ένα κύτταρο του αίματος δεν μπορεί απλώς να μετατραπεί σε νευρώνα.

Οι ερευνητές μπορούν να ανακατευθύνουν την ταυτότητα ενός κυττάρου μέσω του επαναπρογραμματισμού χρησιμοποιώντας συνδυασμούς πρωτεϊνών που ονομάζονται μεταγραφικοί παράγοντες οι οποίοι μεταβάλλουν τη δραστηριότητα των γονιδίων και καθοδηγούν την ανάπτυξή του. Η προσέγγιση αυτή έχει ήδη επιτρέψει στους επιστήμονες να αναπτύξουν νευρικό ιστό από κύτταρα του δέρματος, κάτι που θα μπορούσε μελλοντικά να συμβάλει στην ανάπτυξη θεραπειών για νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Η ομάδα της Βόννης χρησιμοποίησε τον επαναπρογραμματισμό για να μετατρέψει πρόδρομα κύτταρα των ερυθρών αιμοσφαιρίων σε νευρικά βλαστοκύτταρα. Σε προηγούμενα πειράματα, οι νευρώνες που δημιουργήθηκαν με αυτή τη μέθοδο σχημάτισαν συνδέσεις με υπάρχοντες νευρώνες μετά τη μεταμόσχευσή τους σε εγκεφάλους ποντικών.

«Στην παρούσα μελέτη επικεντρωθήκαμε σε ένα διαφορετικό φαινόμενο: συγκεκριμένα, στην παρατήρηση ότι τα κύτταρα αναζωογονούνται σημαντικά κατά τη διάρκεια του επαναπρογραμματισμού» αναφέρει ο καθηγητής Όλιβερ Μπριστλ διευθυντής του Ινστιτούτου Αναγεννητικής Νευροβιολογίας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης και μέλος του διεπιστημονικού ερευνητικού τομέα Life & Health του Πανεπιστημίου της Βόννης.

Τι μετρούν τα μοριακά ρολόγια

Για να παρακολουθήσουν την αναζωογόνηση οι ερευνητές εξέτασαν χημικές τροποποιήσεις στο DNA οι οποίες μεταβάλλονται με την ηλικία. Οι τροποποιήσεις αυτές επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται η γενετική πληροφορία, χωρίς να αλλάζουν την ίδια την αλληλουχία του DNA. Αυτό το πεδίο μελέτης ονομάζεται επιγενετική.

Τα επιγενετικά ρολόγια χρησιμοποιούν μοτίβα αυτών των δεικτών για να εκτιμήσουν τη μοριακή ηλικία ενός κυττάρου. Μετά τον επαναπρογραμματισμό, τα κύτταρα ενός ανθρώπου 80 ετών εμφάνισαν μοριακή ηλικία μικρότερη των 20 ετών, δηλαδή μείωση άνω των 60 ετών μέσα σε μόλις 50 ημέρες.

«Γνωρίζουμε επίσης ότι αυτή η επιγενετική αναζωογόνηση διασφαλίζει πως τα κύτταρα συμπεριφέρονται πράγματι σαν νεαρά κύτταρα» αναφέρει ο Μπριστλ.

Οι επιστήμονες είχαν παρατηρήσει και στο παρελθόν αναζωογόνηση κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας επαναπρογραμματισμού δύο σταδίων. Αρχικά, ένα εξειδικευμένο κύτταρο επανέρχεται σε κατάσταση πολυδύναμου βλαστοκυττάρου, αποκτώντας τη δυνατότητα να εξελιχθεί σχεδόν σε οποιονδήποτε τύπο κυττάρου. Στη συνέχεια, οι ερευνητές το καθοδηγούν ώστε να μετατραπεί σε νευρικό βλαστοκύτταρο, το οποίο έχει πολύ πιο περιορισμένες δυνατότητες διαφοροποίησης.

Μια πιο αργή πορεία προς την κατανόηση της αναζωογόνησης

Σε αντίθεση με τη συμβατική προσέγγιση των δύο σταδίων, η οποία επιφέρει ταχεία αναζωογόνηση, η ομάδα της Βόννης μετέτρεψε απευθείας τα πρόδρομα κύτταρα του αίματος σε νευρικά βλαστοκύτταρα, χωρίς να περάσουν από το στάδιο των πολυδύναμων βλαστοκυττάρων.

Τα μοριακά ρολόγια των κυττάρων επαναρυθμίστηκαν σταδιακά επιτρέποντας στους ερευνητές να παρακολουθήσουν τη διαδικασία για περισσότερες από 100 ημέρες. Αυτό το εκτεταμένο χρονικό διάστημα δίνει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να εξετάσουν τη διαδικασία καθώς εξελίσσεται και να διερευνήσουν ποιοι παράγοντες την επιταχύνουν ή την επιβραδύνουν.

«Η αναζωογόνηση που εκτείνεται σε τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα αποτελεί ιδανικό πειραματικό μοντέλο. Καθώς τα επιγενετικά ρολόγια επαναρυθμίζονται αργά, μέσα σε αρκετές εβδομάδες, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το μοντέλο για να διερευνήσουμε ποιοι παράγοντες και ποιες δραστικές ουσίες επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τη διαδικασία αναζωογόνησης».

Για τον Μπριστλ η κατανόηση αυτών των μηχανισμών ρύθμισης έχει ιδιαίτερη σημασία για την έρευνα του εγκεφάλου. «Άλλωστε η ηλικία είναι ο σημαντικότερος παράγοντας κινδύνου για νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ!».

Naftemporiki.gr