Menu Item
Procese staranja in bolezni, povezane s staranjem, imamo za nepovratne. Znanstveniki ugotavljajo, da je to prepričanje napačno. "Ni več vprašanje, ali je pomladitev možna, ampak kdaj."
Dr. David Sinclair in njegovi sodelavci so 13 let raziskovali, kaj poganja staranje, in zdaj so končno našli odgovor. Sinclair, profesor genetike in eden od direktorjev Centra Paula F. Glenna za raziskovanje biologije staranja na medicinski šoli Harvard, v študiji, nedavno objavljeni v znanstveni reviji Cell, opisuje prelomno odkritje ‘ure staranja’, ki lahko staranje celic ali pospeši ali obrne nazaj.
Znanstveniki, ki preučujejo staranje, so ugotavljali, kaj poganja staranje v celicah, in se osredotočili predvsem na mutacije v DNK, ki lahko sčasoma onemogočijo normalno delovanje celice in sprožijo celično smrt. Toda te teorije niso podpirala nekatera dejstva: celice starejših ljudi pogosto niso bile prerešetane z mutacijami, pri živalih in ljudeh, ki so imeli veliko mutacij, pa ni bilo videti, da bi se postarale prezgodaj, piše revija The Time.
Sinclair se je zato osredotočil na drug del genoma, imenovan epigenom. Vse celice imajo enak načrt DNK, epigenom pa je tisto, zaradi česar se kožne celice spremenijo v kožne celice, možganske celice pa v možganske. V procesu epigenom različnim celicam poda različna navodila, katere gene naj vklopijo in katere naj utišajo. Epigenetika je podobna navodilom in vzorcem, na katere se šivilje opirajo pri izdelavi srajc, hlač ali suknjičev. Začetna tkanina je enaka, vzorec pa je tisti, ki določa, kakšno obliko in funkcijo ima končni kos oblačila. Pri celicah epigenetska navodila vodijo omenjeni proces, imenovan diferenciacija, v katerem nastanejo celice z različnimi strukturami in funkcijami.
Delighted to share with you our latest paper. Here, we test the hypothesis that aging may be driven by DNA damage-induced changes to the epigenome. Mightbe due to a glitch in the software of the body that causes it to malfunction, which can be fixed with a reboot?👇 1/ pic.twitter.com/HYmIbidO1v
— David Sinclair (@davidasinclair) January 12, 2023
Sinclair in preostali avtorji znanstvenega članka ugotavljajo ne le, da lahko pospešeno postarajo miši, ampak da lahko učinke staranja obrnejo in živalim povrnejo nekatere biološke znake mladosti. Ta reverzibilnost močno potrjuje domnevo, da glavna gonila staranja niso mutacije DNK, ampak napake, ki se pojavijo v epigenetskih navodilih. Sinclair je že dolgo trdil, da je staranje posledica izgube nujnih navodil, ki jih celice potrebujejo za nadaljnje delovanje. To imenuje informacijska teorija staranja. “Osnovno staranje je informacija, ki se izgubi v celicah, ne le kopičenje poškodb,” pravi. “Gre za spremembo paradigme v razmišljanju o staranju.”
Zdi se, da njegovi zadnji rezultati podpirajo to teorijo. Podobno kot lahko programska oprema (software) deluje brez strojne opreme (hardware), včasih pa se zgodijo napake in potrebuje ponovni zagon, pravi Sinclair. “Če bi bil vzrok staranja to, da je celica postala polna mutacij, preobrat staranja ne bi bil mogoč,” pravi. “Ko pokažemo, da lahko preobrnemo proces staranja, pa to kaže, da sistem ostane nedotaknjen, da obstaja varnostna kopija in da je treba programsko opremo znova zagnati.”
Pri miših deluje
Pri miših sta Sinclair in njegova ekipa razvila način ponovnega zagona celic tako, da znova zaženejo varnostno kopijo epigenetskih navodil. S tem pravzaprav izbrišejo poškodovane signale, ki so celice usmerili na pot staranja. Učinke staranja na epigenomu so posnemali s prelomi DNK mladih miši. (Zunaj laboratorija lahko epigenetske spremembe povzročijo številni razlogi, vključno s kajenjem, izpostavljenostjo onesnaženju in kemikalijam.) Ko so epigenom na ta način “postarali”, je Sinclair v nekaj tednih opazil, da so tudi same miši začele kazati znake višje starosti – kožuh jim je posivel, kljub nespremenjeni prehrani so imele nižjo telesno težo, bile manj aktivne in šibkejše, še piše revija The Time.
Ponovni zagon je bil pri njih oblika genske terapije. Vključevala je tri gene, ki celicam dajejo navodila, naj se reprogramirajo. V primeru miši so navodila vodila celice, da so znova zagnale epigenetske spremembe, ki so jih oblikovale v specifične vrste celic, na primer celice ledvic ali kože – vrsti celic, ki sta podvrženi učinkom staranja. Ti geni izvirajo iz nabora tako imenovanih dejavnikov matičnih celic Yamanaka – nabora štirih genov, pri katerih je Nobelov nagrajenec Shinya Yamanaka leta 2006 odkril, da lahko zavrtijo uro odraslih celic nazaj v stanje embrionalnih matičnih celic in tako znova začnejo svoj razvoj ali proces diferenciacije. Sinclair ni želel popolnoma izbrisati epigenetske zgodovine celic, znova je proces zagnal le toliko, da je ponastavil epigenetska navodila. Z uporabo treh od štirih omenjenih dejavnikov so uro obrnili nazaj za približno 57 odstotkov – dovolj, da so miši spet postale mladostne.
“Ne izdelujemo matičnih celic, ampak obračamo čas nazaj, da lahko celice ponovno pridobijo svojo identiteto,” pravi Sinclair. “Resnično sem bil presenečen nad tem, kako univerzalno je to delovanje. Nismo še našli vrste celic, ki jih ne bi mogli postarati in pomlajevati.”
Pomlajevanje celic pri miših je ena stvar, toda ali bo postopek deloval pri ljudeh? To je Sinclairov naslednji korak in njegova ekipa že preizkuša sistem na drugih primatih, razen človeku. Raziskovalci vanje pritrjujejo biološko stikalo, ki bi jim omogočilo vklop in izklop ure tako, da aktivacijo genov za reprogramiranje povežejo z antibiotikom doksiciklinom. Če dajo živalim doksiciklin, se ura začne obračati, če prenehajo dajati to zdravilo, pa se proces ustavi. Sinclair trenutno laboratorijsko testira sistem s človeškimi nevroni, kožo in fibroblasti, ki so del vezivnega tkiva.
Leta 2020 je Sinclair poročal, da je pri miših s tem procesom obnovil vid pri starejših živalih. Trenutni rezultati kažejo, da bi sistem lahko uporabili ne le za eno tkivo ali organ, ampak za celotno žival. Predvideva, da bodo prav očesne bolezni prve, pri katerih bodo lahko metodo testirali pri ljudeh, saj je mogoče gensko terapijo vbrizgati neposredno v predel okoli oči.
“Procese, ki stojijo za staranjem, in bolezni, povezane s staranjem, imamo za nepovratne,” pravi Sinclair. “V primeru očesa obstaja napačno prepričanje, da morajo zrasti novi živci. Toda v nekaterih primerih samo obstoječe celice preprosto ne delujejo in začnejo ponovno delovati, če jih znova zaženete. To je nov način razmišljanja o medicini.”
Novi načini zdravljenja
To bi lahko pomenilo, da bi bilo mogoče številne bolezni – vključno s kroničnimi stanji, kot so bolezni srca in celo nevrodegenerativne motnje, kot je Alzheimerjeva bolezen – v glavnem zdraviti tako, da bi obrnili proces staranja, ki vodi do njih. Še preden se to zgodi, pa bi bil proces lahko pomembno novo orodje za raziskovalce, ki preučujejo te bolezni. V večini primerov znanstveniki za modeliranje bolezni staranja uporabljajo mlade živali ali tkiva, ki pa vselej ne pokažejo natančnega stanja staranja. Z novim postopkom lahko “hitro zelo postaramo miši. Tako lahko tudi na primer naredimo tako človeško možgansko tkivo, kot bi ga imel 70-letnik, in ga uporabimo v modelu miši za preučevanje Alzheimerjeve bolezni,” pravi Sinclair.
Možnost staranja in pomlajevanja tkiv, organov ali celo celotnih živali ali ljudi je osupljiva. Sinclair je večkrat pomladil očesne živce, kar zastavlja tudi eksistencialna vprašanja za bioetike in družbo o tem, kaj bi pomenilo nenehno previjanje ure staranja.
Ta študija je le prvi korak pri redefiniciji tega, kaj pomeni staranje. Sinclair je prvi, ki priznava, da to odpira več vprašanj kot odgovorov. “Ne razumemo, kako pomlajevanje v resnici deluje, vendar vemo, da deluje,” pravi. “Uporabimo ga lahko za pomladitev delov telesa. Upamo, da bomo tako lahko izdelali nekatera revolucionarna zdravila. Ko zdaj vidim kakšnega starejšega človeka, nanj ne gledam kot na starega, ampak kot na nekoga, katerega sistem je treba znova zagnati. Ni več vprašanje, ali je pomladitev možna, ampak kdaj,” še zaključi za The Time.
Spremljajte N1 na družbenih omrežjih Facebook, Instagram in Twitter.
Kakšno je tvoje mnenje o tem?
Sodeluj v razpravi ali preberi komentarje