Forskare fördubblade nästan jästcellers livslängd med ett smart genetiskt hack

Medan mänskligt åldrande är resultatet av många sammankopplade processer, är en av de mest grundläggande den naturliga deteriorbildning av enskilda celler. Nu har forskare visat att de kan använda syntetisk biologi för att avsevärt förlänga jästcellernas livslängd.

På senare år har det varit en revolution i vår förståelse av åldrandets biologi. Detta öppnar dörren till tester som mer exakt kan bedöma vår "biologiska ålder" också medicinska ingrepp som kan hjälpa till att spola tillbaka klockan. Och löftet är enormt – att hitta sätt att fördröja åldrandet kan ge ekonomin en boost på flera biljoner dollar, för att inte tala om att förbättra tillfredsställelsen med livet för miljontals människor.

Men åldrandet är inte en enda linjär process, och påverkas av flera biologiska vägar. En av de viktigaste är den process genom vilken enskilda celler i vår kropptalet åldras och dör. Nu har forskare vid University of California San Diego visat att de kan manipulera mekanismerna bakom cellulärt åldrande för att öka livslängden för jästceller med så mycket som 82 procent.

"Vårt arbete representerar ett proof-of-concept, som visar den framgångsrika tillämpningen av syntetisk biologi för att omprogrammera den cellulära åldringsprocessen, och kan lägga grunden för att designa syntetiska genkretsarts för att effektivt främja livslängden i mer komplexa organismer,” forskarna wrodu in ett papper publicerad förra månaden in Science.

Arbetet bygger på en nyckel upptäckt den grgjordes 2020, när de fann att jästceller kan åldras på två olika sätt. Ungefär hälften av dem såg cellkärnanus, som hyser genomet, faller långsamt i bitar, medan den andra hälften såg kritiska energiproducerande strukturer som kallas mitokondrier gradvis försämras.

Det visade sig att dessa två processer drevs av genetiska vägar som interagerade och kunde undertrycka varandra. Slumpmässiga störningar av cellen ganska tidigt i dess liv gör att en av dessa processer får övertaget, vilket resulterar i en slags genetisk "vippströmbrytare" som binder cellen till en av de två åldringsvägarna.

I deras ny papper, beslutade forskarna att ersätta denna vippströmbrytare med en klockliknande enhet som kallas en oscillator som skulle få cellen att ticka fram och tillbaka mellan dess två åldringsvägar. För att göra det använde de först datorsimuleringar för att förstå hur den befintliga åldringskretsen fungerade, och använde sedan thvid förståelse att konstruera en ny krets.

De satte in the kretsar in i jästcellerna och mätte hur det påverkade deras åldrande. De omkopplade cellerna flickade fram och tillbaka mellan de två åldrande tillstånden, som förväntat, utan att någonsin binda sig till ett. Forskarna fann att detta ledde till en nästan fördubbling av livslängden jämfört med standardceller.

In a relaterat perspektiv allmännfälla in Vetenskap, Howard Salis från Pennsylvania State University said forskarna showed att "en väg till att förstå och kontrollera cellulärt åldrande är att mäta dynamiken i dessa vägar, utveckla systemomfattande modeller och tillämpa matematisk analys för att lokalisera de avstämbara rattarna och utbytbara trådarna som kan manipuleras för att omdirigera en cells naturliga dynamik bort från åldrande och mot upprätthållandet av friska celltillstånd."

Att översätta sitt arbete i jästceller så att det kan fungera i människor kommer att ta a mycket arbete, men forskarna säger att de redan har börjat experimentera med mänskliga celler. Och Nan Hao, som ledde research, berättade Vice den där thögenproach skulle så småningom kunna leda till livskraftiga terapier.

"Jag förstår inte varför det inte kan tillämpas på mer komplexa organismer”, sa han. ”Om det ska introduceras till människor så blir det en viss form av genterapi. Naturligtvis är det fortfarande långt fram och de största problemen är etik och säkerhet.”

Om dessa hinder kan undanröjas, kan detta dock representera ett grundläggande genombrott i vår strävan att bromsa tidens oundvikliga marsch.

Image Credit: Ernesto Del Aguila III, NHGRI/NIH

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tillgång här.
• Köp och sälj aktier i PRE-IPO-företag med PREIPO®. Tillgång här.
• Källa: https://singularityhub.com/2023/05/08/scientists-nearly-doubled-yeast-cells-longevity-with-a-clever-genetic-hack/