دانشمندان از درمان جوانسازی سلولی برای بازگرداندن پیری در موش ها از هوش داده پلاتو بلاک چین استفاده کردند. جستجوی عمودی Ai.

دانشمندان از درمان جوانسازی سلولی برای بازگرداندن پیری در موش ها استفاده کردند

تمبر زمان: 6 آوریل 2022 ساعت 10:00 صبح
موش ها بوی بینی خود را از دو موش قهوه ای استشمام می کنند

در حدود 70 سال سن، موش ها مسن و غیرقابل توجه به نظر می رسیدند. با این حال، زیر آن یک ساعت سلولی جوان پنهان بود که بر اساس استراتژی برنده جایزه نوبل در زمان برگشته بود. همچنین این آخرین شرط برای یافتن چشمه جوانی است که توسط استارت‌آپ‌های قدرتمند ضد پیری در سیلیکون ولی حمایت می‌شود.

در مرکز برنامه ریزی مجدد سلولی جزئی است. این تکنیک، نوعی ژن درمانی است که سلول ها را مجبور می کند تا چهار پروتئین بسازند که مجموعاً عوامل یاماناکا نامیده می شوند. این عوامل مانند پاک‌کن‌ها، تاریخچه ژنتیکی سلول را پاک می‌کنند و سلول‌های بالغ – برای مثال سلول‌های پوست – را به هویتی شبیه سلول‌های بنیادی برمی‌گردانند و به آن‌ها قدرت فوق‌العاده تبدیل به تقریباً هر نوع سلولی را باز می‌گردانند.

فرآیند همه یا هیچ نیست. دانشمندان اخیراً دریافته‌اند که می‌توانند از این فاکتورها برای بازپیچیدن نوار تاریخچه ژنتیکی سلول به جای از بین بردن کامل آن استفاده کنند. و اگر آنها در نقطه مناسب متوقف شوند، سلول به طور چشمگیری سن خود را از دست می دهد، جوان تر می شود اما هویت خود را حفظ می کند. نتایج موجی از علاقه را برانگیخت در انتقال درمان به انسان، با Calico Life Sciences - یک شرکت خواهر گوگل - و Altos Labs، با حمایت جف بزوس، در مسابقه.

اما عوامل یاماناکا جنبه تاریکی دارند. بیش از حد زیاد، و بدن تومورهای کابوس‌واری به نام تراتوم، تجمع بافت‌هایی که اغلب شامل دندان‌ها، استخوان‌ها و ماهیچه‌ها هستند، ایجاد می‌کند. چگونگی القای برنامه‌ریزی مجدد جزئی بدون فشار دادن سلول‌ها به سمت سلول‌های بنیادی نیز مبهم است.

A مطالعه جدید، به رهبری دکتر خوان کارلوس ایزپیسوآ در موسسه سالک و آزمایشگاه آلتوس، در حال شکستن کد است. این تیم با آزمایش سه برنامه درمانی مختلف در موش‌ها، که از سنین میانی یا اواخر سن شروع می‌شد، دریافتند که فوران کوتاهی از عوامل یاماناکا باعث جوان‌سازی پوست و کلیه‌ها در موش‌هایی شد که درمان‌های طولانی‌مدت دریافت می‌کردند. نمایه بیان ژنی آنها شبیه موش های بسیار جوان تر بود و نشانه هایی از متابولیسم جوانی داشت.

بزرگترین پیروزی این بود که این درمان هیچ نشانه ای از تراتوم یا سایر مشکلات سلامتی باقی نگذاشت. "آنچه ما واقعاً می خواستیم ایجاد کنیم این بود که استفاده از این رویکرد برای مدت زمان طولانی تر ایمن است." گفت: نویسنده مطالعه دکتر پرادیپ ردی.

با توجه به خطرات عوارض جانبی جدی، شاداب سازی سلول ها در انسان های پیر بسیار پیچیده تر خواهد بود. دانشمندان در حال کار بر روی جایگزین هایی برای ژن درمانی برای عوامل یاماناکا هستند. اگر موفقیت آمیز باشد، این پیگیری می‌تواند درمان‌های کاملاً جدیدی را برای کند کردن یا معکوس کردن بیماری‌هایی که با افزایش سن ظاهر می‌شوند، مانند پوکی استخوان، دیابت و زوال عقل، راه‌اندازی کند.

"هدف نهایی ما یافتن اشکال جدیدی برای کمک به همه برای کند کردن یا حتی معکوس کردن فرآیندهایی است که منجر به بیماری می شود." گفت: ایزپیسوآ به ال پایس. من متقاعد شده‌ام که ظرف دو دهه ما ابزارهایی خواهیم داشت که نه تنها علائم را درمان می‌کنند، بلکه می‌توانند بیماری‌ها و پیری را از طریق جوان‌سازی سلولی پیش‌بینی، پیشگیری و درمان کنند.»

تیک تاک ساعت اپی ژنتیک را پیش می برد

چگونه می توان سن سلول را تشخیص داد؟

یک پاسخ در ساعت اپی ژنتیک نهفته است. اگر ژن‌های ما جملات هستند، اپی ژنتیک «نشانگرهای» شیمیایی هستند که مانند ویرایش یادداشت‌ها، به ژن می‌گویند چه زمانی روشن یا خاموش شود. به این ترتیب است که سلول‌های ما – مثلاً نورون‌ها و سلول‌های پوست – DNA یکسانی دارند اما ظاهر و عملکرد کاملاً متفاوتی دارند.

این یادداشت ها تصادفی نیستند. با افزایش سن، برخی از حروف DNA بیشتر مستعد ویرایش هستند. یکی از «قلم»های قوی، متیلاسیون است که یک گروه شیمیایی را به بخش‌های منتخب DNA اضافه می‌کند و به طور موثر یک ژن را خاموش می‌کند. این الگوها به شدت با سن تقویمی (تعداد سال‌هایی که زندگی کرده‌اید) همبستگی دارند، به طوری که به طور گسترده به عنوان نشانگر زیستی برای پیری استفاده می‌شوند. به نوعی، این نشانگرهای شیمیایی تاریخچه زندگی یک سلول را نشان می دهند.

فاکتورهای یاماناکا را وارد کنید. سوپ پروتئین هایی که بیان DNA را تنظیم می کنند - Oct4، Sox2، Klf4، و c-Myc- به نام دکتر شینیا یاماناکا نامگذاری شده اند. این عوامل برای اولین بار در سال 2006 توصیف شدند، چشم انداز اپی ژنتیک سلول - از جمله الگوهای متیلاسیون - را پاک می کنند و سلول های رشد یافته را دوباره به حالت جنینی تبدیل می کنند. مطالعه برنده جایزه نوبل دوران سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) را که مواد تشکیل دهنده برای مینی مغزها, جنین های آزمایشگاهیو اندامهای چاپ شده زیستی.

تحقیقات طول عمر یک تلاقی تاریخی طولانی با زمینه سلول های بنیادی دارد و عوامل یاماناکا به زودی چشم دانشمندان را به خود جلب کرد. اما آنها یک سوال جداگانه پرسیدند: اگر به بافت های پیر فقط یک قطره از معجون جوان کننده بدهیم چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ: فرو رفتن در چشمه جوانی. در سال 2016 تیم ایزپیسوآ بلمونته نشان داد که انفجارهای کوتاهی از عوامل با علائم پیری و افزایش طول عمر در یک مدل موش ژنتیکی برای پیری سریع مقابله کرد. وسوسه انگیز، این درمان همچنین ماهیچه ها و متابولیسم را در موش های 12 ماهه، که معادل انسان های میانسال هستند، بازسازی کرد. کار بعدی همچنین نشان داد که این عوامل باعث بهبود عملکرد قلب، عصب بینایی و مغز شده و مورد توجه گسترده قرار گرفته است.

ما در حال سرمایه‌گذاری در این زمینه هستیم [زیرا] این یکی از معدود مداخلاتی است که می‌شناسیم که می‌تواند عملکرد جوانی را در مجموعه‌ای از انواع سلول‌ها بازگرداند.» گفت: دکتر جیکوب کیمل در Calico به بیوتکنولوژی طبیعت

دستور العمل برای جوانان

برای ایجاد یک رژیم بازبرنامه ریزی جزئی، تیم چند سوال پرسید. چه زمانی درمان را شروع کنیم؟ تا کی باید ادامه داشته باشه؟

آنها با سه گروه مختلف موش کار کردند. یک مطالعه کوتاه بود و درمان را در 25 ماهگی - معادل 80 سالگی در سن انسان - فقط برای یک ماه شروع کرد. دو نفر دیگر راه طولانی تری را در پیش گرفتند. یک گروه در حدود میانسالی شروع کردند و آخرین گروه در حدود 35 سالگی در سال های انسانی. هر دو تا 22 ماهگی یا حدود 70 سالگی در انسان تحت درمان قرار گرفتند. موش‌ها همگی از نظر ژنتیکی تغییر یافته بودند به طوری که عوامل یاماناکا را می‌توان با اسپری کردن آب آشامیدنی آنها با یک ماده شیمیایی به مدت دو روز در هفته فعال کرد.

خبر خوب؟ هیچ یک از موش ها علائم تراتوم را نشان ندادند. موش ها همچنین از نظر مشخصات خونی طبیعی بودند و رفتارهای استرس و اضطراب مشابهی با همتایان بدون درمان نشان دادند.

خبر بد؟ درمان کوتاه مدت با فاکتورها کار چندانی انجام نداد. ساعت های اپی ژنتیک آنها در "حالت پیری" بدون هیچ پیشرفت قابل مشاهده ای در عملکرد بدن گیر کرده بود. دلیل شکست نامشخص بود. انفجارهای کوتاه‌مدت ممکن است برای جوان‌سازی سلول‌ها کافی نباشد، یا ژنوم موش‌های مسن ممکن است در طول پیری در حالت «یخ زده» قفل شود و برنامه‌ریزی مجدد را بی‌اثر کند.

موش های طولانی مدت شانس بیشتری داشتند. ساعت اپی ژنتیک آنها برای چندین اندام مورد ارزیابی قرار گرفت: کبد، کلیه ها، پوست، ماهیچه ها، طحال و ریه ها. پوست با معکوس شدن سن اپی ژنتیک، بهترین پاسخ را به درمان داشت. در یک آزمایش ترمیم زخم، این درمان توانایی موش‌ها را برای التیام پوست بدون ایجاد اسکار تقویت کرد، که معمولاً در سنین مسن مشکل‌ساز می‌شود. این تیم با پروفایل ژنتیکی بافت‌ها، ژن‌های تنظیم‌شده‌ای را یافتند که در مبارزه با استرس اکسیداتیو (یک فرآیند سلولی که به بافت‌ها آسیب می‌زند و با افزایش سن افزایش می‌یابد) و تقویت بیشتر ژن‌ها برای کاهش التهاب و پیری نقش دارند.

این درمان با بررسی متابولیسم موش‌ها، جوندگان مسن را از سطوح خطرناک لیپیدهای چربی خون - معیاری رایج برای سلامت در طول پیری - و پروفایل متابولیک بهتر جلوگیری کرد. کار آینده باید مشخص کند که آیا اینها "متابولیسم سالم را منعکس می کنند." نوشت آریانا مارکل و دکتر جورج کیو دیلی در بیمارستان کودکان بوستون و دانشگاه هاروارد که در این مطالعه شرکت نداشتند. به عنوان مثال، تغییرات بیان ژن می‌تواند با طوفان آشفتگی متابولیک که معمولاً با افزایش سن رخ می‌دهد مقابله کند و با دیابت، کلسترول بالا یا سایر بیماری‌های متابولیک مرتبط با افزایش سن مبارزه کند.

این ما را کجا رها می کند؟

این مطالعه برای اولین بار نشان داد که می‌توان ساعت اپی ژنتیک را در موش‌هایی که به طور طبیعی پیر می‌شوند با پالس‌های فاکتورهای یاماناکا بدون خطر سرطان به عقب برگرداند. اما سوال های زیادی باقی می گذارد.

در بالای لیست این است که چرا همه بافت ها جوان نشدند. کبد، ماهیچه، طحال، و بافت ریه برنامه ریزی اپی ژنتیک قدیمی خود را حفظ کردند. در حالی که ممکن است بافت‌های مختلف به رژیم‌های درمانی شخصی‌سازی شده برای مبارزه با پیری نیاز داشته باشند، همچنین ممکن است هر یک ممکن است یک «نقطه بدون بازگشت» مرموز داشته باشند، پس از آن بافت دیگر به برنامه‌ریزی مجدد سلولی پاسخ نمی‌دهد.

خطاب به مارکل و دیلی که با هم همکاری کردند یک قطعه نظر، این مطالعه همچنین کرم دولا کرم تحقیقات پیری را گزارش نکرد: آیا موش ها عمر طولانی تری داشتند؟

مشکل دیگر ژن درمانی طولانی مدت و بسیار پیچیده است. اگر در انسان استفاده شود، با توجه به طول عمر بسیار طولانی ما، لایه ای از پیچیدگی را اضافه می کند. چندین آزمایشگاه، از جمله دیلی، در حال آزمایش فاکتورهای منفرد با قدرت ترمیمی هستند که نیاز به یک سوپ درمانی چهار ژنی را برطرف می کند. دیگران در حال رمزگشایی مبانی بیولوژیکی عوامل یاماناکا با هدف توسعه داروهایی هستند که می توانند این فرآیند را تقلید کنند.

ردی گفت: «در پایان روز، ما می‌خواهیم انعطاف‌پذیری و عملکرد را به سلول‌های مسن‌تر برگردانیم تا در برابر استرس، آسیب و بیماری مقاوم‌تر شوند.» این مطالعه نشان می‌دهد که حداقل در موش‌ها، راهی برای دستیابی به آن وجود دارد.»

تصویر های اعتباری: نیک فویینگز on می Unsplash

تمبر زمان:

بیشتر از تکینگی هاب