นักวิทยาศาสตร์ใช้การบำบัดเพื่อการฟื้นฟูเซลล์เพื่อย้อนวัยในหนู

เมื่ออายุประมาณ 70 ปี หนูเหล่านี้ดูแก่กว่าวัยและไม่ธรรมดา ทว่าที่ซ่อนอยู่ข้างใต้นั้นยังมีนาฬิกาเคลื่อนที่ในวัยเยาว์ ซึ่งย้อนเวลากลับไปตามกลยุทธ์ที่คว้ารางวัลโนเบล นอกจากนี้ยังเป็นทางออกล่าสุดสำหรับการค้นหาน้ำพุแห่งความเยาว์วัยซึ่งได้รับการสนับสนุนจากการเริ่มต้นต่อต้านวัยที่ได้รับความนิยมอย่างมากใน Silicon Valley

ที่ศูนย์กลางคือการสร้างโปรแกรมใหม่ของเซลล์บางส่วน เทคนิคนี้เป็นการบำบัดด้วยยีนชนิดหนึ่ง บังคับให้เซลล์สร้างโปรตีนสี่ชนิด ซึ่งเรียกรวมกันว่าปัจจัยยามานากะ เช่นเดียวกับยางลบ ปัจจัยต่างๆ เช็ดประวัติทางพันธุกรรมของเซลล์ให้สะอาด โดยเปลี่ยนเซลล์ผู้ใหญ่—เช่น เซลล์ผิวหนัง—ให้มีลักษณะเหมือนสเต็มเซลล์ ให้พลังพิเศษกลับคืนมาเพื่อเปลี่ยนเป็นเซลล์เกือบทุกชนิด

กระบวนการนี้ไม่ใช่ทั้งหมดหรือไม่มีเลย ในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ว่าพวกเขาสามารถใช้ปัจจัยต่างๆ ในการกรอเทปประวัติทางพันธุกรรมของเซลล์ แทนที่จะทำลายมันทั้งหมด และหากพวกเขาหยุดที่จุดที่ถูกต้อง เซลล์จะสูญเสียอายุไปอย่างมาก กลายเป็นความอ่อนเยาว์มากขึ้นแต่ยังคงเอกลักษณ์ของเซลล์ไว้ ผลลัพธ์ กระตุ้นกระแสความสนใจ ในการย้ายการบำบัดไปสู่มนุษย์ โดยมี Calico Life Sciences ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Google และ Altos Labs ซึ่งได้รับการสนับสนุนจาก Jeff Bezos ในการแข่งขัน

แต่ปัจจัยของยามานากะมีด้านมืด มากเกินไป และร่างกายพัฒนาเนื้องอกในฝันร้ายที่เรียกว่า teratomas ซึ่งเป็นการรวมตัวของเนื้อเยื่อที่มักรวมถึงฟัน กระดูก และกล้ามเนื้อที่พัฒนาบางส่วน วิธีการกระตุ้นให้มีการตั้งโปรแกรมใหม่บางส่วนโดยไม่ผลักเซลล์กลับไปจนสุดเซลล์ต้นกำเนิดก็ยังคงเป็นปริศนา

A การศึกษาใหม่นำโดย Dr. Juan Carlos Izpisua จากสถาบัน Salk และ อัลทอส แล็บส์, กำลังถอดรหัส การทดสอบตารางการรักษาที่แตกต่างกัน XNUMX แบบในหนูทดลอง โดยเริ่มตั้งแต่วัยกลางคนหรือวัยปลาย ทีมงานพบว่าปัจจัยต่างๆ ของยามานากะในช่วงเวลาสั้นๆ ช่วยฟื้นฟูผิวหนังและไตในหนูที่ได้รับการรักษาในระยะยาว โปรไฟล์การแสดงออกของยีนคล้ายกับหนูที่อายุน้อยกว่ามาก โดยมีสัญญาณของการเผาผลาญที่อ่อนเยาว์

ชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการบำบัดไม่มีร่องรอยของ teratomas หรือปัญหาสุขภาพอื่น ๆ “สิ่งที่เราต้องการสร้างจริง ๆ คือการใช้วิธีนี้เป็นระยะเวลานานขึ้นจะปลอดภัย” กล่าวว่า ผู้เขียนศึกษา Dr. Pradeep Reddy

การฟื้นฟูเซลล์ในมนุษย์ที่มีอายุมากขึ้นจะยากกว่ามาก เนื่องจากอันตรายจากผลข้างเคียงที่ร้ายแรง นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเกี่ยวกับทางเลือกอื่นในการบำบัดด้วยยีนสำหรับปัจจัยยามานากะ หากประสบความสำเร็จ การดำเนินการนี้อาจเปิดตัวการรักษาแบบใหม่เพื่อชะลอหรือย้อนกลับโรคที่ปรากฏขึ้นตามอายุ เช่น โรคกระดูกพรุน เบาหวาน และภาวะสมองเสื่อม

“เป้าหมายสุดท้ายของเราคือค้นหารูปแบบใหม่ๆ ในการช่วยให้ทุกคนชะลอหรือย้อนกลับกระบวนการที่นำไปสู่โรค” กล่าวว่า อิซปิซัวไปยัง เอล ปาอิส “ฉันเชื่อว่าภายในสองทศวรรษนี้ เราจะมีเครื่องมือที่ไม่เพียงแต่รักษาอาการเท่านั้น แต่ยังสามารถทำนาย ป้องกัน และรักษาโรคและความชราได้ด้วยการฟื้นฟูเซลล์”

Tick-Tock ไปที่ Epigenetic Clock

คุณจะบอกอายุของเซลล์ได้อย่างไร?

คำตอบหนึ่งอยู่ในนาฬิกาอีพีเจเนติก หากยีนของเราเป็นประโยค ยีนอีพีเจเนติกส์เป็น "เครื่องหมาย" ทางเคมีที่บอกยีนว่าเมื่อใดควรเปิดหรือปิด เช่น บันทึกการแก้ไข นั่นคือวิธีที่เซลล์ของเรา กล่าวคือ เซลล์ประสาทและเซลล์ผิวหนัง มี DNA เหมือนกัน แต่มีลักษณะและการทำงานแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

บันทึกย่อเหล่านี้ไม่ได้สุ่ม เมื่อเรามีอายุมากขึ้น ตัวอักษร DNA บางตัวก็อ่อนไหวต่อการแก้ไขมากกว่า “ปากกา” ที่แรงเป็นพิเศษอย่างหนึ่งคือเมทิลเลชัน ซึ่งเพิ่มกลุ่มเคมีเข้าไปในส่วนที่เลือกของ DNA และปิดยีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ รูปแบบเหล่านี้สัมพันธ์กันอย่างมากกับอายุตามลำดับเวลา (จำนวนปีที่คุณมีชีวิตอยู่) มากจนถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับการชราภาพ ในทางหนึ่ง เครื่องหมายทางเคมีเหล่านี้แสดงถึงประวัติชีวิตของเซลล์

ป้อนปัจจัยยามานากะ ซุปโปรตีนที่ควบคุมการแสดงออกของ DNA—Oct4, Sox2, Klf4 และ c-Myc—ได้รับการตั้งชื่อตาม Dr. Shinya Yamanaka อธิบายครั้งแรกในปี 2006 ปัจจัยต่างๆ ลบภูมิทัศน์อีพีเจเนติกของเซลล์ ซึ่งรวมถึงรูปแบบเมทิลเลชัน และเปลี่ยนเซลล์ที่โตแล้วให้กลับเข้าสู่สถานะตัวอ่อน การศึกษาที่ได้รับรางวัลโนเบลได้ประกาศยุคของการกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์ (iPSCs) ซึ่งเป็นส่วนผสมสำหรับ มินิสมอง, ตัวอ่อนที่ทำในห้องปฏิบัติการและอวัยวะที่พิมพ์ชีวภาพ

การวิจัยเรื่องอายุขัยมีประวัติการครอสโอเวอร์ที่มีมาช้านานกับแหล่งสเต็มเซลล์ และในไม่ช้าปัจจัยของยามานากะก็เข้าตานักวิทยาศาสตร์ แต่พวกเขาถามคำถามแยกกัน: จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราให้ทิชชู่ชราภาพเพียงแค่ยาฟื้นฟู

คำตอบ: จุ่มลงในน้ำพุแห่งความเยาว์วัย ในปี 2016 ทีมของ Izpisua Belmonte แสดงให้เห็นว่า ปัจจัยต่างๆ ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ ตอบโต้สัญญาณของความชราและอายุขัยที่เพิ่มขึ้นในแบบจำลองเมาส์ทางพันธุกรรมเพื่อการสูงวัยอย่างรวดเร็ว การรักษายังสร้างกล้ามเนื้อและเมแทบอลิซึมของหนูอายุ 12 เดือน ซึ่งเทียบเท่ากับมนุษย์วัยกลางคน งานต่อมายังพบว่าปัจจัยต่างๆ ปรับปรุงการทำงานของหัวใจ เส้นประสาทตา และสมอง และได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง

"เรากำลังลงทุนในพื้นที่นี้ [เพราะ] เป็นหนึ่งในการแทรกแซงไม่กี่อย่างที่เรารู้ซึ่งสามารถฟื้นฟูการทำงานของความอ่อนเยาว์ในชุดเซลล์ที่หลากหลาย" กล่าวว่า ดร.จาค็อบ คิมเมล ที่ Calico to เทคโนโลยีชีวภาพธรรมชาติ

สูตรสำหรับเยาวชน

เพื่อสร้างระบบการตั้งโปรแกรมใหม่บางส่วน ทีมงานได้ถามคำถามสองสามข้อ เราควรเริ่มการรักษาเมื่อใด? ควรดำเนินต่อไปนานแค่ไหน?

พวกเขาทำงานร่วมกับหนูสามกลุ่ม การศึกษาหนึ่งเรื่องสั้น โดยเริ่มการรักษาเมื่ออายุ 25 เดือน ซึ่งเทียบเท่ากับอายุของมนุษย์ประมาณ 80 ปี เป็นเวลาเพียงหนึ่งเดือน อีกสองคนใช้เส้นทางที่ยาวกว่า กลุ่มหนึ่งเริ่มประมาณวัยกลางคน และกลุ่มสุดท้ายมีอายุประมาณ 35 ปีของมนุษย์ ทั้งสองได้รับการรักษาจนถึง 22 เดือนหรือประมาณ 70 ปีในมนุษย์ หนูทั้งหมดถูกดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้สามารถเปิดใช้งานปัจจัยยามานากะได้โดยการเติมสารเคมีในน้ำดื่มเป็นเวลาสองวันต่อสัปดาห์

ข่าวดี? ไม่มีหนูตัวใดแสดงสัญญาณของ teratomas หนูยังมีระดับเลือดปกติและแสดงพฤติกรรมความเครียดและความวิตกกังวลที่คล้ายคลึงกันในฐานะเพื่อนที่ไม่ได้รับการรักษา

ข่าวร้าย? การรักษาระยะสั้นด้วยปัจจัยไม่ได้ช่วยอะไรมาก นาฬิกาอีพีเจเนติกส์ของพวกเขายังคงติดอยู่ใน "โหมดอายุ" โดยไม่มีการปรับปรุงการทำงานของร่างกายอย่างเห็นได้ชัด สาเหตุของความล้มเหลวไม่ชัดเจน การระเบิดในระยะสั้นอาจไม่เพียงพอที่จะชุบตัวเซลล์ หรือจีโนมของหนูที่มีอายุมากอาจถูกล็อกให้อยู่ในสถานะ "แช่แข็ง" ในช่วงอายุมากขึ้น ทำให้การเขียนโปรแกรมใหม่ไม่ได้ผล

หนูระยะไกลโชคดีกว่า นาฬิกา epigenetic ของพวกเขาได้รับการประเมินสำหรับอวัยวะหลายอย่าง: ตับ, ไต, ผิวหนัง, กล้ามเนื้อ, ม้ามและปอด ผิวหนังมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อการรักษาได้ดีที่สุด โดยย้อนอายุของ epigenetic ในการทดสอบการสมานแผล การรักษาช่วยเสริมความสามารถของหนูในการรักษาผิวโดยไม่ทำให้เกิดแผลเป็น ซึ่งปกติแล้วจะกลายเป็นปัญหาในวัยสูงอายุ ทีมงานได้ค้นพบยีนที่ได้รับการควบคุมซึ่งเกี่ยวข้องกับการต่อสู้กับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งเป็นกระบวนการในเซลล์ที่สร้างความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อและเพิ่มขึ้นตามอายุ และการเพิ่มยีนเพิ่มเติมเพื่อรองรับการอักเสบและความชราภาพ

การทำโปรไฟล์เมแทบอลิซึมของหนู การรักษาป้องกันหนูอาวุโสจากระดับไขมันไขมันในเลือดที่เป็นอันตราย ซึ่งเป็นมาตรวัดสุขภาพโดยทั่วไปในช่วงอายุมากขึ้น และมีรายละเอียดการเผาผลาญที่ดีขึ้น งานในอนาคตต้องคิดให้ออกว่าสิ่งเหล่านี้ “สะท้อนถึงการเผาผลาญที่ดีต่อสุขภาพ” หรือไม่ เขียน Arianna Markel และ Dr. George Q. Daley ที่โรงพยาบาลเด็กบอสตันและมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวิจัย ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนสามารถต่อสู้กับลมบ้าหมูของความวุ่นวายทางเมตาบอลิซึมที่ปกติจะเกิดขึ้นตามอายุ และต่อสู้กับโรคเบาหวาน คอเลสเตอรอลสูง หรือโรคเมตาบอลิซึมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับอายุ

สิ่งนี้ทิ้งเราไว้ที่ไหน?

การศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้ที่จะกรอนาฬิกาอีพีเจเนติกในหนูที่มีอายุปกติซึ่งมีชีพจรของปัจจัยยามานากะโดยไม่มีการคุกคามของมะเร็ง แต่ทิ้งคำถามไว้มากมาย

ที่ด้านบนสุดของรายการคือสาเหตุที่เนื้อเยื่อทั้งหมดไม่ได้รับการฟื้นฟู ตับ กล้ามเนื้อ ม้าม และเนื้อเยื่อปอดยังคงรักษาโปรแกรมอีพีเจเนติกตามอายุไว้ แม้ว่าเนื้อเยื่อต่างๆ อาจต้องการระบบการรักษาเฉพาะบุคคลเพื่อต่อสู้กับความชรา แต่ก็เป็นไปได้ที่แต่ละเนื้อเยื่ออาจมี "จุดที่ไม่มีวันหวนกลับ" อย่างลึกลับ หลังจากนั้นเนื้อเยื่อไม่ตอบสนองต่อการสร้างโปรแกรมใหม่ของเซลล์อีกต่อไป

ถึง Markel และ Daley ผู้ร่วมเขียน ชิ้นส่วนความคิดเห็น, การศึกษานี้ไม่ได้รายงานเกี่ยวกับการวิจัยความชราของครีมว่าหนูมีอายุยืนยาวขึ้นหรือไม่

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการบำบัดด้วยยีนระยะยาวและซับซ้อนสูง หากใช้ในมนุษย์ มันจะเพิ่มความซับซ้อนขึ้นอีกชั้นหนึ่งเนื่องจากอายุขัยของเรายาวนานขึ้นมาก ห้องแล็บหลายแห่ง รวมทั้ง Daley's กำลังทดลองใช้ปัจจัยเดียวที่มีอำนาจในการฟื้นฟู โดยไม่จำเป็นต้องใช้ซุปบำบัดด้วยยีนสี่ชนิด คนอื่นกำลังถอดรหัสพื้นฐานทางชีวภาพของปัจจัยยามานากะโดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนายาที่สามารถเลียนแบบกระบวนการนี้ได้

"สุดท้ายแล้ว เราต้องการนำความยืดหยุ่นและการทำงานกลับคืนสู่เซลล์ที่มีอายุมากขึ้น เพื่อให้ทนทานต่อความเครียด การบาดเจ็บ และโรคภัยไข้เจ็บ" เรดดี้กล่าว “การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า อย่างน้อยในหนูก็มีหนทางไปสู่การบรรลุเป้าหมายนั้น”

เครดิตภาพ: นิค ฟีวิงส์ on Unsplash

• คอยน์สมาร์ท การแลกเปลี่ยน Bitcoin และ Crypto ที่ดีที่สุดในยุโรป
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าฟรี
• คริปโตฮอว์ก เรดาร์ Altcoin ทดลองฟรี.
• ที่มา: https://singularityhub.com/2022/04/06/scientists-used-cellular-rejuvenation-therapy-to-rewind-aging-in-mice/