Forscher des Reik-Labors am Babraham Institute in Cambridge haben hervorragende Ergebnisse erzielt. Unter Verwendung der vier Yamanaka-Reprogrammierungsfaktoren (OSKMs) verjüngten sie die menschlichen Zellen um 30 Jahre epigenetisch.
Frühere Experimente waren in einem Element fehlgeschlagen. Während die Exposition menschlicher Zellen gegenüber Yamanaka-Faktoren sie verjüngt, induziert es die Pluripotenz, sie in Stammzellen umzuwandeln, wodurch sie ihre zelluläre Identität verlieren (und daher funktionieren).
Es ist ein langjähriges Problem. Sie müssen Ihre Zellen lange genug diesen Faktoren aussetzen, um die zu erhalten Verjüngung, aber ihnen erlauben, ihre Identität zu behalten.
Die Yamanaka-Faktoren
Es gibt vier Transkriptionsfaktoren: Oct4, Sox2, Klf4 und cMyc (OSKM). Wenn Sie sie zuverlässig verwenden, entstehen iPS-Zellen, sie können jedoch unerwünschte Effekte verursachen, von denen einige dazu führen können, dass Zellen krebsartig werden.
Die Cambridge-Studie über menschliche Zellen
Die Forscher von diese Studie Sie verwendeten einen Ansatz, der die Zellen ausreichenden Reprogrammierungsfaktoren aussetzte, um sie über die Grenze hinaus zu treiben, wo sie eher als somatisch als als als Stammzellen angesehen wurden. Nur über. Auf diese Weise neu programmierte Fibroblasten haben genug von ihrem epigenetischen zellulären Gedächtnis behalten, um wieder zu Fibroblasten zu werden. Forscher nennen diese neue Methode als Übergangsumprogrammierung in der Reifephase (MPTR).
Tolle Ergebnisse und einige Nachteile
Die MPTR-Methode hat erhebliche positive Ergebnisse erzielt. Laut Horvaths Multi-Tissue-Uhr, einem 2013 geborenen biochemischen Test zur Messung des Alters, wurden 13 Jahre alte menschliche Zellen nach 60 Tagen Neuprogrammierung epigenetisch äquivalent zu Zellen, die etwa 25 Jahre alt waren. Ein weiterer 2018 geborener Test, die epigenetische Uhr für Haut und Blut, zeigte, dass Zellen, die etwa 40 Jahre alt waren, epigenetisch auf die eines 25-Jährigen zurückgesetzt wurden. Die Technik verjüngte auch das Transkriptom, die Sammlung von Proteinen, die von Genen produziert werden, erheblich.
Es gibt natürlich einige Einschränkungen. Am wichtigsten ist natürlich, dass dieses Experiment an menschlichen Spenderzellen durchgeführt wurde, nicht jedoch an einem menschlichen Freiwilligen. Daher wurden systemische Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie das Epigenom beeinflussen, wie sie im alten Blut gefunden wurden, nicht angewendet.
PMTR an menschlichen Zellen: 10 Tage sind wenige, 17 sind zu lang
Die Exposition dieser Zellen gegenüber Yamanaka OSKM-Faktoren wurde auch in den Dosierungsformen kontrolliert. 10 Tage Exposition verjüngten die Zellen nicht epigenetisch sowie 13 Tage Exposition, aber die Forscher zeigten, dass zu viel Exposition (15 und 17 Tage) zu zellulären Belastungen führte, die das Epigenom erneut gealtert haben. Diese Studie hatte nur wenige Spender und die Ergebnisse nach 13 Tagen waren von Person zu Person sehr unterschiedlich.
Die Wirkung der MPTR-Exposition auf Telomere
MPTR hatte keinen positiven Einfluss auf das Zeichen der Telomerreibungsalterung. Als die Zellen vollständig in Stammzellen umprogrammiert werden durften, begannen sich ihre Telomere auszudehnen; aber diese teilweise Neuprogrammierung führte zu a mäßige Verkürzung der Telomere obwohl es die Epigenome der Zellen verjüngt.
Darüber hinaus funktionierte MPTR nicht bei allen menschlichen Zellen und erzielte diese Ergebnisse nach Screening-Verfahren, bei denen die Zellen in fehlgeschlagene und erfolgreiche Reprogrammierungsgruppen unterteilt wurden. Die "gescheiterte" Gruppe erzielte jedoch auch teilweise Erfolge bei vielen Schlüsselparametern des Alterns und der Zellgesundheit.
Schlussfolgerungen
Obwohl dieses Experiment zeigte, dass es möglich ist, lebensfähige menschliche Zellen unter Laborbedingungen epigenetisch neu zu programmieren, würde die Anwendung eines solchen Ansatzes in der Klinik eine beträchtliche Entwicklung der biotechnologischen Grundlagen erfordern, um jede einzelne Zelle des Patienten bereitzustellen Die genaue Menge an OSKM muss erfolgreich verjüngt werden und nicht mehr. Diese Technologie ist noch nicht in Sicht.
Und für Therapien basierend auf menschlichen Zellkulturen?
Die Überlegung, dass ein solcher Ansatz für die Entwicklung menschlicher Zellkulturen verwendet werden kann, die bei älteren Menschen wieder eingeführt werden sollen, ist unterschiedlich. In diesem Experiment wurden Fibroblasten verwendet, die Kollagen bilden. Daher ist es vernünftig, sich eine Welt vorzustellen, in der solche umprogrammierten menschlichen Zellen als Therapie gegen Falten und andere Auswirkungen des Alterns der extrazellulären Matrix entwickelt werden.
Dieser Ansatz könnte eines Tages verwendet werden, um lebensfähige, verjüngte Populationen von Muskeln (einschließlich Herzmuskeln) und Gehirnzellen zu erzeugen. Solche neu programmierten „quasi-somatischen“ menschlichen Zellen können letztendlich die beste Option in vielen klinischen Anwendungen sein.
Welcher Ansatz auch immer am effektivsten ist, wir freuen uns auf den Tag, an dem unsere Zellen in der Jugend epigenetisch umprogrammiert und wieder in unseren Körper eingeführt werden können, um die Zeichen des Alterns abzuwehren.
