과학자들은 쥐의 노화를 되돌리기 위해 세포 회춘 요법을 사용했습니다

대략 70세의 인간 나이에, 쥐는 늙고 눈에 띄지 않게 보였습니다. 그러나 그 아래에는 노벨상 수상 전략에 따라 시간을 되돌린 젊은 세포 시계가 숨겨져 있었습니다. 이것은 또한 실리콘 밸리의 헤비히터 안티에이징 스타트업이 뒷받침하는 젊음의 샘을 찾기 위한 가장 최근의 내기이기도 합니다.

그 중심에는 부분적 세포 재프로그래밍이 있습니다. 일종의 유전자 요법인 이 기술은 세포가 XNUMX개의 단백질을 만들도록 하며, 이를 집합적으로 야마나카 인자라고 합니다. 지우개처럼 이 요인은 세포의 유전적 역사를 깨끗하게 지워서 성체 세포(예: 피부 세포)를 줄기 세포와 같은 정체성으로 되돌려 거의 모든 유형의 세포로 바꿀 수 있는 초능력을 다시 부여합니다.

그 과정은 '전부 아니면 전무'가 아니다. 반전으로, 과학자들은 최근에 세포의 유전 역사 테이프를 완전히 파괴하기 보다는 되감기 위해 요인을 사용할 수 있음을 발견했습니다. 그리고 그들이 적절한 지점에서 멈추면 세포는 극적으로 나이를 잃고 더 젊어지지만 정체성은 유지합니다. 결과 관심의 물결을 일으켰다 Google의 자매 회사인 Calico Life Sciences와 Jeff Bezos가 후원하는 Altos Labs와 함께 치료법을 인간에게 적용하는 데 앞장서고 있습니다.

그러나 Yamanaka 요인에는 어두운 면이 있습니다. 너무 많으면 신체에 부분적으로 발달된 치아, 뼈 및 근육을 포함하는 조직의 덩어리인 기형종이라는 악몽 같은 종양이 발생합니다. 세포를 줄기 세포로 되돌리지 않고 부분적인 재프로그래밍을 유도하는 방법 또한 수수께끼로 남아 있습니다.

A 새로운 연구, Salk Institute의 Juan Carlos Izpisua 박사가 이끄는 알토스 연구소, 코드를 해독하고 있습니다. 중년 또는 후기에 시작하여 쥐를 대상으로 세 가지 다른 치료 일정을 테스트한 결과, 연구팀은 장기간 치료를 받은 쥐에서 야마나카 인자의 짧은 폭발이 피부와 신장 모두를 젊어지게 한다는 것을 발견했습니다. 그들의 유전자 발현 프로필은 젊음의 신진대사의 징후와 함께 훨씬 더 어린 쥐의 그것과 유사했습니다.

가장 큰 승리는 치료가 기형종이나 기타 건강 문제의 암시를 남기지 않았다는 것입니다. "우리가 진정으로 확립하고 싶었던 것은 이 접근 방식을 장기간 사용하는 것이 안전하다는 것이었습니다." 말했다 연구 저자 Dr. Pradeep Reddy.

심각한 부작용의 위험을 감안할 때 노화된 인간의 세포를 새로 고치는 것은 훨씬 더 까다로울 것입니다. 과학자들은 Yamanaka 요인에 대한 유전자 요법의 대안을 연구하고 있습니다. 성공하면 골다공증, 당뇨병, 치매와 같이 나이가 들면서 나타나는 질병을 늦추거나 역전시키는 근본적으로 새로운 치료법을 출시할 수 있습니다.

"우리의 최종 목표는 모든 사람이 질병으로 이어지는 과정을 늦추거나 심지어 역전시킬 수 있도록 돕는 새로운 형태를 찾는 것입니다." 말했다 Izpisua에서 El País까지. "나는 XNUMX년 안에 우리가 증상을 치료할 뿐만 아니라 세포 회춘을 통해 질병과 노화를 예측, 예방 및 치료할 수 있는 도구를 갖게 될 것이라고 확신합니다."

틱톡은 후성유전적 시계로 간다

세포의 나이를 어떻게 알 수 있습니까?

한 가지 답은 후성 유전적 시계에 있습니다. 우리의 유전자가 문장이라면 후성유전학은 메모 편집처럼 유전자에게 언제 켜고 끌지를 알려주는 화학적 "마커"입니다. 뉴런과 피부 세포라고 하는 우리 세포가 DNA는 같지만 모양과 기능이 완전히 다른 방식입니다.

이 메모는 무작위가 아닙니다. 나이가 들어감에 따라 특정 DNA 문자는 편집에 더 취약합니다. 특히 강력한 "펜" 중 하나는 메틸화로, DNA의 선택된 부분에 화학 그룹을 추가하고 유전자를 효과적으로 차단합니다. 이러한 패턴은 연대기적 연령(당신이 살았던 연수)과 강한 상관관계가 있어서 노화에 대한 바이오마커로 널리 사용됩니다. 어떤 면에서 이러한 화학적 마커는 세포의 생활사를 나타냅니다.

Yamanaka 요인을 입력합니다. DNA 발현을 조절하는 단백질 수프(Oct4, Sox2, Klf4 및 c-Myc)는 Shinya Yamanaka 박사의 이름을 따서 명명되었습니다. 2006년에 처음 설명된 이 요인은 메틸화 패턴을 포함한 세포의 후성 유전적 지형을 지우고 성장한 세포를 다시 배아 상태로 변형시킵니다. 노벨상을 수상한 연구는 다음의 성분인 유도만능줄기세포(iPSC)의 시대를 예고했습니다. 미니 브레인, 실험실에서 만든 배아, 및 생체 인쇄된 기관.

장수 연구는 줄기 세포 분야와 오랜 역사적 교차를 가지고 있으며 Yamanaka 요인은 곧 과학자들의 눈을 사로 잡았습니다. 그러나 그들은 별개의 질문을 던졌습니다. 노화된 조직에 회춘 물약을 조금만 주면 어떻게 될까요?

답: 젊음의 샘에 몸을 담그십시오. 2016년 Izpisua Belmonte의 팀 것을 보여 주었다 요인의 짧은 폭발은 급속한 노화를 위한 유전자 마우스 모델에서 노화의 징후와 수명 증가에 대응했습니다. 감질나게도 이 치료법은 12개월 된 쥐의 근육과 신진대사를 재생시켰는데, 이는 중년의 인간에 해당합니다. 후속 연구에서도 이러한 요인이 심장, 시신경 및 뇌 기능을 향상시키는 것으로 밝혀져 광범위한 관심을 받았습니다.

"우리는 이 분야에 투자하고 있습니다. 왜냐하면 그것은 다양한 세포 유형 세트에서 젊음 기능을 회복할 수 있는 우리가 알고 있는 몇 안 되는 개입 중 하나이기 때문입니다." 말했다 Calico의 Jacob Kimmel 박사는 자연 생명 공학.

청소년을 위한 레시피

부분적인 재프로그래밍 체제를 구축하기 위해 팀은 몇 가지 질문을 했습니다. 언제 치료를 시작해야 하나요? 얼마나 오래 지속되어야 합니까?

그들은 25개의 다른 그룹의 쥐와 함께 작업했습니다. 한 연구는 80개월(인간 나이로 대략 35세에 해당)에 단 한 달 동안 치료를 시작하는 짧은 기간이었습니다. 다른 두 사람은 더 긴 길을 택했습니다. 한 그룹은 중년에 시작했고 마지막 그룹은 인간의 나이로 대략 22세에 시작했습니다. 둘 다 70개월(인간의 경우 약 XNUMX세)까지 치료를 받았습니다. 쥐는 모두 유전적으로 변형되어 일주일에 이틀 동안 식수에 화학 물질을 첨가하여 Yamanaka 요인을 활성화할 수 있었습니다.

좋은 뉴스? 어떤 쥐도 기형종의 징후를 보이지 않았습니다. 생쥐는 혈액 프로필도 정상이었고 치료를 받지 않은 또래와 비슷한 스트레스와 불안 행동을 보였습니다.

나쁜 소식? 요인에 대한 단기 치료는 별로 효과가 없었습니다. 그들의 후성 유전적 시계는 신체 기능의 가시적인 개선 없이 "노화 모드"에 머물러 있었습니다. 실패 이유는 불분명했다. 단기적인 폭발은 세포를 젊어지게 하기에 충분하지 않거나 노화된 쥐의 게놈이 노화 동안 "동결" 상태에 잠겨 재프로그래밍을 비효율적으로 만들 수 있습니다.

장거리 쥐가 더 운이 좋았습니다. 그들의 후성 유전 시계는 간, 신장, 피부, 근육, 비장, 폐 등 여러 기관에 대해 평가되었습니다. 피부는 치료에 가장 잘 반응했으며 후성적 연령은 역전되었습니다. 상처 치유 테스트에서 이 치료법은 일반적으로 노년층에서 문제가 되는 흉터 없이 피부를 치유하는 쥐의 능력을 강화했습니다. 조직을 유전적으로 프로파일링하면서 연구팀은 산화 스트레스(조직을 손상시키고 나이가 들면서 증가하는 세포 과정)와 싸우는 것과 관련된 상향 조절된 유전자와 염증과 노화를 억제하는 유전자의 추가 증가를 발견했습니다.

쥐의 신진대사를 프로파일링한 이 치료법은 노령의 설치류가 위험한 혈중 지방 지질 수치(노화 중 건강의 일반적인 척도)와 더 나은 대사 프로필을 예방하는 것을 방지했습니다. 앞으로의 작업은 이것이 "건강한 신진 대사를 반영"하는지 알아낼 필요가 있습니다. 쓴 이 연구에 참여하지 않은 보스턴 아동 병원과 하버드 대학의 Arianna Markel과 Dr. George Q. Daley. 예를 들어, 유전자 발현 변화는 일반적으로 나이가 들면서 발생하는 대사 혼란의 소용돌이를 물리치고 당뇨병, 고콜레스테롤 또는 기타 노화 관련 대사 질환과 싸울 수 있습니다.

이것은 우리를 어디로 떠나게 합니까?

이 연구는 처음으로 암의 위협 없이 Yamanaka 요인의 펄스로 정상적으로 노화된 쥐의 후성 유전적 시계를 되감는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 많은 질문을 남깁니다.

목록의 맨 위에는 모든 조직이 젊어지지 않은 이유가 있습니다. 간, 근육, 비장 및 폐 조직은 노화된 후성 유전적 프로그래밍을 유지했습니다. 서로 다른 조직이 노화를 방지하기 위해 개인화된 치료 요법이 필요할 수 있지만, 각각의 조직에 신비한 "돌아오지 않는 지점"이 있을 수 있으며 그 이후에는 조직이 세포 재프로그래밍에 더 이상 반응하지 않을 수 있습니다.

공동 집필한 Markel과 Daley에게 의견 조각, 연구는 또한 노화 연구의 크림 드 라 크림을 보고하지 않았습니다. 쥐가 더 오래 살았습니까?

또 다른 문제는 장기간의 고도로 복잡한 유전자 치료입니다. 인간에게 사용하면 훨씬 더 긴 수명을 감안할 때 복잡성이 추가됩니다. Daley's를 포함한 여러 연구실은 회복력이 있는 단일 요인을 시험하고 있어 XNUMX개 유전자 치료 수프의 필요성을 없애고 있습니다. 다른 이들은 과정을 모방할 수 있는 약물 개발을 목표로 Yamanaka 요인의 생물학적 기초를 해독하고 있습니다.

Reddy는 "결국 우리는 오래된 세포에 회복력과 기능을 되돌려 스트레스, 부상 및 질병에 대한 저항력을 높이고자 합니다."라고 말했습니다. "이 연구는 적어도 생쥐에서 그것을 달성할 수 있는 길이 있음을 보여줍니다."

이미지 신용 : 닉 페잉 on Unsplash

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• 출처: https://singularityhub.com/2022/04/06/scientists-used-cellular-rejuvenation-therapy-to-rewind-aging-in-mice/