211service.com
Spol uret tilbage for aldrende celler
At vende hudceller fra mennesker med en for tidlig ældningssygdom tilbage til en mere embryonal tilstand ser ud til at overvinde den molekylære defekt i disse celler. Mennesker med sygdommen har unormalt korte telomerer, en gentagen DNA-strækning, der dækker kromosomerne og krymper med hver celledeling, selv hos raske mennesker.
Aldrende celler: Omprogrammering af hudceller fra patienter med en for tidlig ældningssygdom ser ud til at forlænge telomerer (grønne), gentagne DNA-sekvenser, der dækker kromosomerne (blå). Telomerlængde er et mål for cellulær aldring og bestemmer, hvor mange gange en celle kan dele sig.
Forskere fra Children's Hospital Boston fandt ud af, at omprogrammering af hudcellerne ved hjælp af induceret pluripotent stamcelleteknologi forlængede telomererne i cellerne. Omprogrammeringsprocessen aktiverede telomerase-enzymet, som er ansvarligt for at opretholde telomerer. Forskningen blev offentliggjort i dag i online-versionen af tidsskriftet Natur .
Forskningen føjer til tidligere resultater, der tyder på, at øget aktivitet af telomerase-enzymet kan gavne patienter med for tidlig aldringsforstyrrelser. Undersøgelsen giver også et nyt værktøj til at studere telomerase, et enzym af stor interesse for forskere, der arbejder med både aldring og kræft. Forkortelsen af telomerer over en levetid menes at være knyttet til aldring. Og unormal aktivering af telomerase i kræftceller gør det muligt for dem at proliferere ukontrolleret. Mens forskere allerede vidste, at omprogrammering kunne forlænge telomerer i celler fra raske mennesker, var det uklart, om det samme kunne ske i celler med defekt telomerase.
Telomerase er mest aktiv i stamceller, hvilket gør det muligt for disse celler at bevare deres telomerlængde og dele sig på ubestemt tid. Telomererne af differentierede celler, såsom hudceller, forkortes med hver celledeling, hvilket begrænser deres levetid. (Opdagelsen af enzymet i 1980'erne blev tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medicin sidste år.)
Mennesker med en for tidlig ældningssygdom kaldet dyseratosis congenita har ofte genetiske defekter i en af de tre komponenter i telomerase, hvilket producerer en række abnormiteter, herunder i huden, blodet og mave-tarmkanalen. Den mest dødelige defekt er en manglende evne til at genopbygge de forskellige typer blodceller, hvilket fører til tidlig død som følge af infektion eller blødning. Vi ved, at celler fra disse patienter vokser meget dårligt i kultur sammenlignet med normale celler, siger Inderjeet Dokal , en læge ved Barts og The London School of Medicine and Dentistry, i London, som identificerede de første gener, der lå til grund for sygdommen, men som ikke var involveret i den nye forskning. Sygdommen, som er ret sjælden, er blevet af bredere interesse takket være et voksende fokus på videnskaben om telomerer og deres rolle i aldring.
I den nye undersøgelse, Suneet Agarwal , en læge og forsker på børnehospitalet, og samarbejdspartnere tog hudceller fra tre patienter med sygdommen og gensplejsede cellerne til at udtrykke et sæt gener, der udløser omprogrammering, hvilket sætter cellerne tilbage til en embryonal tilstand. De var overraskede over at opdage, at de omprogrammerede celler voksede og delte sig, og deres telomerer blev forlænget med efterfølgende delinger.
De viser, at de kan gøre cellerne unge, siger Lorenz Studer , en læge og videnskabsmand ved Memorial Sloan-Kettering Cancer Center i New York, som ikke var involveret i forskningen. Defekten i telomerase-enzymet ser ud til at blive undertrykt eller tilsidesat under omprogrammering, hvilket sandsynligvis forklarer, hvorfor patienterne klarer sig rimeligt godt i de tidlige stadier af livet, siger han. Patienter har stadig samme mutation, hvad enten det er i [hudcellen] eller iPS-cellen, men mutationen viser sig kun i den differentierede celle.
Forskerne fandt ud af, at omprogrammering så ud til at aktivere en specifik komponent af telomerase-enzymet, en opdagelse, som de håber at kunne bruge til at udvikle nye behandlinger for denne og andre telomerase-relaterede sygdomme. Agarwal håber at søge efter lægemidler, der booster enzymet.
Denne sygdom er et ideelt tilfælde for den kliniske anvendelse af telomer-foryngede voksne stamceller eller iPS-celleterapier, fordi den primære defekt af telomerase-mangel ikke behøver at blive korrigeret, hvis telomerasefunktionen midlertidigt kan stimuleres nok til at forlænge telomerer, skrev Kathleen Collins , en biolog ved University of California, Berkeley, i en e-mail. Dette arbejde viser, at iPS-tilstanden gør præcis det.
Resultaterne er et tidligt eksempel på potentialet ved induceret pluripotent celle-omprogrammering, en teknologi, der først blev udviklet i 2007 som et værktøj til at studere sygdomme hos mennesker. Teknikken, hvor gensplejsning eller kemikalier bruges til at aktivere gener, der normalt udtrykkes i embryonale celler, giver forskerne mulighed for at skabe stamceller fra patienter med forskellige sygdomme. Håbet er, at differentiering af disse celler til den celletype, der er ramt af sygdommen, vil give forskerne mulighed for at studere de molekylære mekanismer, der forårsager den.
Studer påpeger, at den nye forskning kan kaste lys over, hvordan en celles alder eller telomerstatus kan påvirke, hvordan den manifesterer en bestemt sygdom. For eksempel er det endnu ikke klart, om celler afledt af patienter med en aldersrelateret sygdom, såsom Parkinsons eller Alzheimers, vil vise tegn på sygdommen kort efter omprogrammering, eller om cellerne skal ældes – cykle gennem en række celledelinger – for mere præcist at afspejle aldersrelaterede lidelser.