Oamenii de știință germani au întinerit celule umane, inversându-le vârsta biologică

Câțiva mililitri de sânge, șapte săptămâni în incubator, iar din celulele unei persoane foarte vârstnice se obține ceva care, la nivel molecular, aproape că nu mai poartă urme ale vârstei, relatează  euronews.com

Oamenii de știință din Bonn și Aachen au reușit astfel să obțină un progres impresionant. Ei au crescut în laborator celule stem nervoase tinere din probe obișnuite de sânge, inclusiv prelevate de la persoane cu vârsta de peste 100 de ani. Cu ajutorul a două comutatoare genetice, celulele îmbătrânite au fost practic reprogramate în câteva săptămâni, iar acum, la nivel molecular, acestea aproape că nu mai prezintă semne de îmbătrânire.

Acest lucru a fost relatat în revista științifică Aging Cell de echipa condusă de cercetătoarea Lia Jessica Berg și de specialistul în celule stem Oliver Brüstle, de la Institutul de Neurobiologie Reconstructivă al Universității din Bonn. La studiu a participat și grupul lui Wolfgang Wagner de la Universitatea Tehnică Renano-Westfalică din Aachen, care se ocupă de cercetarea îmbătrânirii.

Pentru studiu, a fost donat sânge de 15 persoane, cu vârste cuprinse între un nou-născut și 101 ani. Oamenii de știință au izolat din acesta celule precursoare ale eritrocitelor și, cu ajutorul unui virus inofensiv, au introdus două așa-numite gene de control: SOX2 și cMYC. Genele de control conțin informația necesară producerii proteinelor care activează și dezactivează în mod țintit alte gene și stabilesc astfel identitatea și rolul unei celule.

Cu doar două comutatoare, cercetătorii au reușit să transforme direct celulele sanguine în așa-numite celule stem neurale induse. Acestea sunt celule din care se pot dezvolta diferite tipuri de celule nervoase. Nu a fost necesară o etapă intermediară prin celule asemănătoare celor embrionare. Astfel de celule sunt, de regulă, capabile să se dezvolte într-o multitudine de tipuri diferite de celule.

După aproximativ douăsprezece zile, celulele transformate au manifestat deja proprietățile tipice ale celulelor stem nervoase. Ulterior, acestea au putut continua să se dezvolte în laborator. Ca rezultat, s-au format nu doar celule nervoase, ci și două tipuri importante de celule de susținere ale creierului. Aceste celule de susținere sprijină celulele nervoase și contribuie la funcționarea corectă a creierului.

Vârsta se topește, încet, dar constant

Vârsta biologică a celulelor a fost determinată cu ajutorul așa-numitelor ceasuri epigenetice. Acestea analizează anumite marcaje chimice de pe materialul genetic. Marcajele se modifică de-a lungul vieții și pot oferi astfel o imagine despre cât de veche este biologic o celulă.

În cazul celulelor sanguine inițiale, vârsta biologică măsurată corespundea bine vârstei reale a persoanelor de la care acestea au fost prelevate. După transformarea în celule stem neurale, situația arăta cu totul altfel: celulele stem nou-create păstrau, în medie, doar circa 13 procente din vârsta donatorilor lor inițiali. Dacă celulele erau apoi crescute mai mult timp în laborator, acest indicator scădea chiar la mai puțin de cinci procente.

Aceasta înseamnă că, în urma transformării, celulele păreau biologic mult mai tinere. În cazul unei persoane de 101 ani, acest lucru ar corespunde matematic unei vârste celulare mai apropiate de cea a celulelor unui copil. Este important de menționat: celulele în sine nu se transformă în celule de copil. Mai degrabă, măsurătorile indică faptul că, în timpul transformării, au fost eliminate anumite semne biologice ale îmbătrânirii.

În cadrul reprogramării clasice în așa-numitele celule «universale», ceasul biologic este resetat complet în aproximativ trei săptămâni. În cazul metodei studiate aici, a fost nevoie de circa 50 de zile pentru ca majoritatea urmelor îmbătrânirii biologice să dispară. Pentru știință, acesta reprezintă un avantaj: deoarece procesul durează mai mult, oamenii de știință pot observa mai detaliat etapele individuale și pot studia cum poate fi influențată în mod țintit vârsta biologică.

Totuși, ceasurile epigenetice indică doar aproximativ cât de veche este biologic o celulă. Prin urmare, grupul de cercetare a studiat suplimentar și alte semne tipice ale îmbătrânirii. Printre acestea s-au numărat modificările membranei nucleare, care înconjoară informația genetică din nucleul celulei, precum și funcționarea sistemului celular de «eliminare a deșeurilor».

Acesta asigură descompunerea componentelor deteriorate sau care nu mai sunt necesare. Au fost verificate și mitocondriile, care furnizează energie celulei, eventualele deteriorări ale ADN-ului și așa-numiții markeri ai senescenței. Aceștia din urmă sunt semne ale celulelor care nu se mai divid, dar care pot rămâne active.

Rezultatul a fost următorul: în celulele stem transformate ale donatorilor cu vârste de 87 și 101 ani, cercetătorii nu au găsit semne vizibile că celulele ar fi rămas bătrâne. S-a modificat și activitatea genelor. Înainte de transformare, celulele sanguine tinere și cele bătrâne se diferențiau prin activitatea a aproape 1.900 de gene. După transformare, diferențele se mai păstrau doar la aproximativ douăsprezece gene.

Aceasta indică faptul că, în urma transformării, celulele au întinerit nu doar în ceea ce privește vârsta biologică măsurată, ci și după multe alte semne ale îmbătrânirii.

Nu un elixir al tinereții, ci un instrument

La început, oamenii de știință presupuneau că celulele întineresc în primul rând deoarece se divid și se înmulțesc constant. Pentru a verifica această ipoteză, ei au încetinit diviziunea celulară cu ajutorul unor substanțe active. Într-un alt experiment, au făcut ca celulele să se transforme cât mai devreme în celule nervoase. Astfel de celule nervoase mature, de regulă, nu se mai divid.

Rezultatul a surprins: chiar și atunci când celulele nu se mai divideau sau se divideau foarte puțin, vârsta lor biologică a continuat să scadă semnificativ. Ceasul epigenetic a fost dat înapoi aproape la fel de mult ca în cazul celulelor care au continuat să se înmulțească. Întinerirea nu pare să depindă de faptul dacă celulele se divid. Ce proces este responsabil, în schimb, pentru acest lucru urmează încă să fie clarificat. Cercetătorii consideră SOX2 drept unul dintre posibilii factori-cheie.

Este încă prea devreme pentru a vorbi despre o terapie anti-îmbătrânire pentru oameni pe baza acestor rezultate. Până în prezent, întinerirea a avut loc exclusiv în laborator, într-un mediu artificial din afara organismului. În plus, echipa de cercetare menționează o serie de limitări ale studiului: ceasurile epigenetice nu pot surprinde toate modificările care au loc în timpul îmbătrânirii. De asemenea, nu există celule stem nervoase cu adevărat îmbătrânite și potrivite, cu care oamenii de știință să-și poată compara direct rezultatele. Totodată, diferitele condiții privind nivelul oxigenului în timpul cultivării în laborator ar fi putut influența măsurătorile.

Cercetătorii văd cel mai mare beneficiu al rezultatelor obținute în știința fundamentală. Noua metodă poate deveni o alternativă la modelele existente de întinerire celulară. Cu ajutorul ei, se poate studia mai precis care procese biologice permit celulelor să rămână tinere sau să devină din nou mai tinere.

Acest lucru prezintă un interes deosebit pentru neurobiologie. Vârsta este unul dintre cei mai importanți factori de risc pentru bolile creierului, inclusiv boala Alzheimer și boala Parkinson. O înțelegere mai profundă a îmbătrânirii celulare poate ajuta, pe termen lung, la o mai bună înțelegere a unor astfel de boli și, posibil, la dezvoltarea unor noi abordări de tratament.