Španjolski znanstvenici otkrili su da se, kada su miševi genetski izgrađeni, povećava duljina telomera u njihovim stanicama. To im omogućuje produljenje života, međutim, potrebno je krenuti u neke trikove kako se ne bi na svijetu pojavilo pravo čudovište. "Lenta.ru" govori o rizičnoj metodi pomlađivanja starih stanica.
Telomeri su krajevi kromosoma koji nastaju ponavljanjem presjeka DNA koji se sastoji od šest nukleotida (TTAGGG). Unatoč očitoj beskorisnosti, oni obavljaju vrlo važnu funkciju. Činjenica je da kada se stanice podijele, kromosomi se počnu kopirati, ali taj proces za njih ne prolazi bez traga. Kod novih kromosoma krajevi su uvijek malo kraći nego kod roditeljskih. Telomeri igraju ulogu zaštitnih kapaka jer ne nose važne genetske informacije.
Međutim, sa svakom generacijom stanica, telomeri se sve više i više skraćuju dok ne nastupi kritični trenutak, nazvan Hayflick granica. Stanice, stigavši do ove granice, više se ne dijele i umiru.
Neke stanice (matične, spolne i neke druge) sposobne su povećati duljinu svojih telomera. To je zbog enzima koji se zove endogena telomeraza. Dodaje isti TTAGGG fragment na kraju kromosoma, a ako povećate njegovu količinu u stanicama, oni se mogu podijeliti u nedogled, prelazeći Hayflick granicu.
Matične stanice u odraslom tijelu također postupno ostare, jer se u njima ne proizvodi jako puno telomeraze. Međutim, dovoljno je da živi organizmi postoje više godina, zacjeljujući rane iznova i iznova.
Kada je biološko tkivo oštećeno, započinju procesi njegove regeneracije. Matične stanice se dijele i postaju normalne somatske (tjelesne) stanice. Takvo „potomstvo“ne samo da gubi pluripotenciju, tj. Sposobnost transformacije (diferencijacije), već gubi i sposobnost sinteze telomeraze. Tijelo, dakle, dopušta da se samo određene skupine stanica dijele na neodređeno vrijeme, jer bi se u protivnom rizik od karcinoma povećao višestruko.
Embrionalne matične stanice
Promotivni video:
Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Što matične stanice pretvara u normalne? Iako se isti geni nalaze u svim stanicama tijela, neki se od njih mogu isključiti u određenoj vrsti tkiva. Na primjer, u živčanim tkivima mozga kroz koja prolaze električni impulsi djeluje jedan skup gena, a na otočićima Langerhansa, koji se nalaze u gušterači i proizvode inzulin, drugi. Sustav više razine koji se sastoji od epigenetskih čimbenika - molekula koje se prikažu na DNK i reguliraju njegove funkcije - uključuje i isključuje gene. Čitav niz čimbenika vezan za dvostruku spiralu tvore epigenom, a on je, naravno, različit kod svake vrste tkiva.
Iz ovoga proizlazi logičan zaključak: da biste stanicu vratili u matičnu ćeliju, trebate je promijeniti izvornim jezikom, drugim riječima, reprogramirati. To se može postići uvođenjem četiri specifična spoja nazvana Yamanaka faktori (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 i c-Myc). Oni su također uključeni u epigenetsku regulaciju, održavajući sposobnost stanica da se razlikuju. Prvo ih je koristila japanska istraživačica Shinya Yamanaka 2006. godine koja je uspjela transformirati fibroblaste u inducirane matične stanice (iPS stanice). Za to je 2012. znanstvenik dobio Nobelovu nagradu.
Yamanaka je zapravo pomladio pojedine stanice reprogramirajući ih na epigenetskoj razini i započinjući proces dediferencijacije. Postavlja se pitanje: je li moguće to učiniti s čitavim organizmom, barem s mišem? Problem je što kršenjem Saveza "ne bi trebalo biti puno matičnih stanica", jer, kao što je već spomenuto, povećava se rizik od raka. Osim toga, nema smisla transformirati organe i tkiva u nakupine homogenih iPS stanica - tijelo će jednostavno umrijeti. Druga poteškoća leži u činjenici da se inducirane matične stanice mogu spontano razviti u teratome (od starogrčkog τέρατος - "čudovište") - tumore u obliku nerazvijenih organa, kao što su zubi, oči ili čak mozak.
Međutim, pokazalo se da je sasvim moguće izbjeći tumore. Dakle, ne možete pretvoriti somatske stanice u matične stanice, uskraćujući im njihovu funkcionalnost, već samo kratko aktivirate Yamanaka faktore kako biste malo pomladili tkiva. Da bi to učinili, znanstvenici su stvorili transgene miševe, ubacujući kasetu s nizom sukcesivnih gena koji kodiraju OSKM u njihovu DNK. Kaseta, nazvana polikistronska kaseta (cistron je isto što i gen), uključuje se u prisutnosti polusintetičkog antibiotičkog doksiciklina. Na taj način stvaraju se Yamanaka faktori. Bez antibiotika, reprogramiranje će prestati.
Telomeraza (zelene točkice) u gušterači GM miševa
Foto: Maria A. Blasco / CNIO
Španjolski istraživači, proučavajući promjene u telomerima kod reprogramiranih miševa, odlučili su ne komplicirati zadatak. U njihove svrhe bilo je dovoljno aktivirati polikistroničnu kasetu i pratiti što se događa s krajevima kromosoma. Prisutnost teratoma i displazija u životinjskim tkivima ukazivala je na to da je reprogramiranje bilo uspješno.
Znanstvenici su otkrili da se somatske stanice pretvaraju u matične telomere. To je logično, s obzirom na to da se iPS stanice mogu podijeliti u nedogled. Štoviše, istraživači su utvrdili da telomeraza igra važnu ulogu u tome.
Do sada genetičari nisu imali dokaze da je moguće inducirati endogenu telomerazu u odraslom organizmu koristeći epigenetske faktore. Ali upravo se to događa. Čini se da Yamanaka faktori prebacuju genske kaskade, na kraju aktivirajući enzim koji rasterećuje telomere.
Stanice raka HeLa
Foto: Public Domain / Wikimedia
Sličan postupak prati ne samo reprogramiranje somatskih stanica, već i njihovu zloćudnost. Stanice raka imaju mnogo toga zajedničkog sa matičnim stanicama. Ona može dijeliti u nedogled. Najpoznatiji primjer su "besmrtne" HeLa stanice. Izolirani su 1951. godine od tumora grlića pacijenta Henrietta Lacks, koji je umro iste godine, i još uvijek se koriste u brojnim eksperimentima.
Stanice raka su u osnovi i reprogramirane somatske stanice. Prema znanstvenicima, slične promjene se događaju i s telomerima u njima. Stoga će studije s iPS stanicama otkriti detalje molekularnih procesa koji se odvijaju tijekom stvaranja tumora.
Aleksandar Enikeev