Vedci omladili ľudské bunky o viac ako 60 rokov. Nová metóda môže byť revolúciou v omladzovaní človeka

Starnutie sa neprejavuje iba vráskami, slabšími svalmi alebo horšou kondíciou. S pribúdajúcimi rokmi sa menia aj samotné bunky v našom tele. Vedci z nemeckej Univerzity v Bonne však prišli na spôsob, ako tieto zmeny výrazne zvrátiť aspoň v laboratórnych podmienkach. Z krvných buniek 80-ročného človeka vytvorili nervové kmeňové bunky, ktorých molekulárne znaky zodpovedali veku pod 20 rokov.

Výskumníci z Univerzitnej nemocnice v Bonne a Univerzity v Bonne dosiahli omladenie o viac ako 60 rokov pomocou procesu, ktorý zmenil identitu buniek a zároveň ovplyvnil molekulárne ukazovatele ich veku. Na rozdiel od niektorých starších postupov navyše mohli celý proces sledovať počas niekoľkých týždňov.

Výsledky zverejnil vedecký časopis Aging Cell. Výskum však zatiaľ neznamená, že vedci dokážu omladiť celé ľudské telo alebo zvrátiť starnutie človeka. Ide o laboratórny experiment, ktorý môže pomôcť lepšie pochopiť biologické mechanizmy starnutia a ich súvislosť s chorobami vo vyššom veku.

Z krvných buniek vytvorili bunky nervového systému

Ľudské telo obsahuje množstvo rôznych typov buniek. Kožné bunky majú inú úlohu než svalové bunky a bunky nervového systému plnia úplne odlišné funkcie než bunky krvi. Hoci väčšina z nich nesie v zásade rovnakú genetickú informáciu, počas vývoja sa špecializuje na konkrétne úlohy. Vedci však dokážu túto prirodzenú špecializáciu zmeniť. Pomocou takzvaného bunkového preprogramovania upravia aktivitu génov a presmerujú bunku k inej identite. Na tento účel využívajú okrem iného proteíny známe ako transkripčné faktory, ktoré regulujú, ktoré gény bunka zapne alebo vypne.

Tím z Bonnu použil túto techniku na premenu nezrelých prekurzorov červených krviniek na nervové kmeňové bunky. Tie majú schopnosť vytvárať ďalšie bunky nervového systému a vedci ich skúmajú aj pre ich možný význam pri výskume ochorení mozgu.

Súvisí s tým

Ľudské bunky dokážu omladnúť bez génovej manipulácie. Stačí im zmeniť prostredie

„Pomocou tejto metódy sme priamo premenili prekurzory červených krviniek na nervové kmeňové bunky,“ vysvetlil Oliver Brüstle, riaditeľ Inštitútu rekonštrukčnej neurobiológie pri Univerzitnej nemocnici v Bonne.

Tím už v skorších experimentoch zistil, že nervové bunky vytvorené týmto postupom dokázali po transplantácii do mozgu myší nadviazať spojenia s existujúcimi neurónmi. Najnovšia štúdia sa však zamerala na inú otázku: čo sa počas premeny stane s biologickým vekom buniek?

Molekulárne hodiny ukázali omladenie o viac ako 60 rokov

Na odhad veku buniek vedci využívajú takzvané epigenetické hodiny. Tie nesledujú iba samotnú sekvenciu DNA, ale aj chemické zmeny, ktoré ovplyvňujú aktivitu génov. Niektoré z týchto zmien sa s pribúdajúcim vekom menia pomerne predvídateľne, a preto môžu slúžiť ako ukazovateľ biologického veku.

Dôležité je rozlíšiť biologický vek bunky od veku človeka, z ktorého pochádza. Ak molekulárne hodiny ukážu mladší vek, neznamená to, že sa človeku vrátilo zdravie alebo že omladol celý jeho organizmus. Výsledok vypovedá o konkrétnych molekulárnych vlastnostiach skúmaných buniek. V tomto experimente však výsledky vedcov prekvapili. Po preprogramovaní vykazovali bunky pôvodne získané od 80-ročného človeka molekulárny vek zodpovedajúci veku pod 20 rokov. Rozdiel tak presiahol šesť desaťročí. Brüstle upozornil aj na to, že zmeny sa neobmedzili iba na čísla z molekulárnych meraní.

„Vieme tiež, že toto epigenetické omladenie zabezpečuje, že bunky sa skutočne správajú ako mladé bunky,“ uviedol vedec.

Toto zistenie je dôležité pre ďalší výskum. Ak vedci lepšie pochopia, ktoré procesy dokážu obnoviť mladšie vlastnosti buniek, získajú nové možnosti pri skúmaní starnutia a jeho vplyvu na fungovanie ľudského tela.

Omladenie sledovali viac ako 100 dní

Pri starších postupoch výskumníci najprv premenili pôvodné bunky na takzvané pluripotentné kmeňové bunky. Tie majú široké možnosti ďalšieho vývoja a dokážu vytvoriť veľké množstvo rôznych bunkových typov. Až v ďalšom kroku ich vedci nasmerovali k nervovým kmeňovým bunkám. Takýto postup môže omladiť bunky pomerne rýchlo. Práve rýchlosť premeny však sťažuje podrobné sledovanie všetkých zmien, ktoré počas procesu nastanú. Nemecký tím zvolil inú cestu a pluripotentné štádium úplne obišiel. Krvné bunky premenil priamo na nervové kmeňové bunky. Vďaka tomu mohol sledovať, ako sa ich molekulárne znaky menia v priebehu času.

„V našom prístupe prebiehalo omladenie postupne a mohli sme ho sledovať viac ako 100 dní,“ vysvetlil Brüstle.

Výskumníci zaznamenali výrazné omladenie už približne po 50 dňoch. Dlhšie sledovanie im zároveň umožnilo skúmať jednotlivé fázy procesu namiesto toho, aby vyhodnotili iba konečný výsledok. Takýto model môže vedcom pomôcť určiť, ktoré molekulárne mechanizmy zohrávajú pri omladzovaní najväčšiu úlohu. Zároveň im umožní testovať, či konkrétne látky dokážu tento proces urýchliť alebo spomaliť.

Pomôže objav pri výskume Alzheimerovej choroby?

Starnutie patrí medzi najvýznamnejšie rizikové faktory neurodegeneratívnych ochorení, medzi ktoré patrí aj Alzheimerova choroba. Pri nej dochádza k postupnému poškodeniu nervových buniek a zhoršovaniu pamäti, myslenia či ďalších kognitívnych schopností.

Nová metóda by mohla vedcom poskytnúť vhodný model na skúmanie toho, ako sa bunky nervového systému menia s vekom. Ak dokážu sledovať postupné omladzovanie buniek v laboratóriu, môžu lepšie preskúmať molekulárne procesy, ktoré s tým súvisia, a otestovať látky s potenciálom ovplyvniť tieto mechanizmy.

Výskumníci z Bonnu však zatiaľ nepreukázali, že by ich postup liečil Alzheimerovu chorobu alebo obnovil funkcie mozgu u starších ľudí. Premena buniek v laboratóriu predstavuje iba jeden krok v oveľa dlhšom výskumnom procese. Prípadné využitie v medicíne by si vyžadovalo ďalšie experimenty a dôkladné overenie bezpečnosti aj účinnosti.

Na výskume spolupracovali odborníci z Univerzitnej nemocnice v Bonne, Univerzity v Bonne a Technickej univerzity v Aachene (RWTH Aachen). Projekt podporili európsky program Horizont 2020, Nemecká výskumná nadácia a nemecké ministerstvo zodpovedné za výskum, technológie a vesmír.

Výsledky tak ponúkajú vedcom nový spôsob, ako skúmať biologické starnutie priamo v bunkách. Ďalším krokom bude podrobnejšie preskúmanie mechanizmov, ktoré omladenie umožnili, a overenie, či sa podobné poznatky dajú využiť aj pri výskume chorôb spojených s vyšším vekom.