Oamenii de știință spanioli au descoperit că atunci când șoarecii sunt concepuți genetic, lungimea telomerelor din celulele lor crește. Acest lucru le permite să-și extindă viața, cu toate acestea, este necesar să mergeți la câteva trucuri pentru ca un monstru adevărat să nu apară în lume. „Lenta.ru” vorbește despre o metodă riscantă de întinerire a celulelor îmbătrânite.
Telomerele sunt capetele cromozomilor, care sunt formate prin secțiuni repetate de ADN, constând din șase nucleotide (TTAGGG). În ciuda inutilității aparente, îndeplinesc o funcție foarte importantă. Cert este că atunci când celulele se divid, cromozomii încep să fie copiați, dar acest proces nu trece fără urmă pentru ele. La cromozomii noi, capetele sunt întotdeauna puțin mai scurte decât la cele parentale. Telomerele joacă rolul de capace de protecție, deoarece acestea nu poartă informații genetice importante.
Cu toate acestea, cu fiecare generație de celule, telomerele sunt scurtate din ce în ce mai mult, până când apare un moment critic, numit limita Hayflick. Celulele, ajunse la această graniță, nu se mai despart și nu mor.
Unele celule (tulpină, sex și altele) sunt capabile să crească lungimea telomerelor lor. Acest lucru se datorează unei enzime numite telomerază endogenă. Acesta adaugă același fragment de TTAGGG la sfârșitul cromozomilor, iar dacă crești cantitatea acestuia în celule, atunci acestea se pot împărți la nesfârșit, depășind limita Hayflick.
De asemenea, celulele stem din corpul adult îmbătrânesc treptat, deoarece nu se produce foarte multă telomerază în ele. Cu toate acestea, este suficient ca organismele vii să existe mai mulți ani, vindecându-și rănile încă o dată.
Când țesutul biologic este deteriorat, procesele de regenerare a acestuia sunt demarate. Celulele stem se împart pentru a deveni celule somatice (corporale) normale. O astfel de „descendență” nu numai că pierde pluripotența, adică capacitatea de transformare (diferențiere), dar pierde și capacitatea de a sintetiza telomeraza. Prin urmare, corpul permite doar anumitor grupuri de celule să se împartă la nesfârșit, deoarece altfel riscul de tumori canceroase ar crește multiple.
Celulele stem embrionare
Video promotional:
Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Ce transformă celulele stem în cele normale? Deși aceleași gene se găsesc în toate celulele corpului, unele dintre ele pot fi oprite într-un anumit tip de țesut. De exemplu, în țesuturile nervoase ale creierului, prin care trec impulsurile electrice, funcționează un set de gene, iar în insulele Langerhans, care se află în pancreas și produc insulină, o altă. Un sistem de nivel superior format din factori epigenetici - molecule care se atașează de ADN și reglează funcțiile sale - activează și oprește genele. Întregul set de factori atașat dublei elici formează un epigenom și, în mod natural, este diferit în fiecare tip de țesut.
De aici rezultă o concluzie logică: pentru a transforma o celulă în celulă stem, trebuie să o schimbați cu un epigenom, cu alte cuvinte, să o reprogramați. Acest lucru poate fi obținut prin introducerea a patru compuși specifici numiți factori Yamanaka (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 și c-Myc). De asemenea, sunt implicați în reglarea epigenetică, menținând capacitatea de a se diferenția. Acestea au fost utilizate pentru prima dată în 2006 de cercetătorul japonez Shinya Yamanaka, care a fost capabil să transforme fibroblastele în celule stem induse (celule iPS). Pentru aceasta, în 2012, savantul a primit premiul Nobel.
Yamanaka a întinerit de fapt celulele individuale, reprogramându-le la nivel epigenetic și începând procesul de dediferențiere. Se pune întrebarea: este posibil să procedăm la fel cu un organism întreg, cel puțin cu un șoarece? Problema este că, făcând acest lucru, încălcăm legământul „nu ar trebui să existe multe celule stem”, deoarece, așa cum am menționat deja, riscul de cancer crește. În plus, nu are sens să transformăm organele și țesuturile în grupuri de celule iPS omogene - corpul va muri pur și simplu. O altă dificultate constă în faptul că celulele stem induse se pot dezvolta spontan în teratoame (din greacă antică τέρατος - „monstru”) - tumori sub formă de organe subdezvoltate, cum ar fi dinții, ochii sau chiar creierul.
Cu toate acestea, s-a dovedit că este foarte posibil să se evite tumorile. Așadar, nu puteți transforma celulele somatice în celule stem, lipsindu-le de funcționalitatea lor, ci doar activați scurt factorii Yamanaka pentru a ușura ușor țesuturile. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au creat șoareci transgenici, introducând o casetă cu un set de gene succesive care codifică OSKM în ADN-ul lor. Caseta, numită casetă policistronică (cistronul este același ca o genă), se aprinde în prezența doxiciclinei antibiotice semi-sintetice. Astfel, se produc factori Yamanaka. Fără un antibiotic, reprogramarea se va opri.
Telomeraza (puncte verzi) în pancreasul șoarecilor GM
Foto: Maria A. Blasco / CNIO
Cercetătorii spanioli, studiind modificările telomerelor la șoarecii reprogramați, au decis să nu complice sarcina. În scopurile lor, a fost suficient să activăm caseta policistronică și să urmărim ce se întâmplă la capetele cromozomilor. Prezența teratoame și displazii în țesuturile animale a indicat că reprogramarea a avut succes.
Oamenii de știință au descoperit că atunci când celulele somatice se transformă în telomere stem, acestea se prelungesc. Acest lucru este logic, având în vedere că celulele iPS se pot împărți la nesfârșit. Mai mult, cercetătorii au stabilit că telomeraza joacă un rol important în acest sens.
Până acum, geneticienii nu aveau dovezi că este posibilă inducerea telomerazei endogene într-un organism adult folosind factori epigenetici. Dar tocmai asta se întâmplă. Factorii Yamanaka par să schimbe cascade de gene, în cele din urmă activând enzima care alungă telomerele.
Celule canceroase HeLa
Foto: Public Domain / Wikimedia
Un proces similar însoțește nu numai reprogramarea celulelor somatice, ci și malignitatea acestora. Celulele canceroase au multe în comun cu celulele stem. Ea poate împărtăși la nesfârșit. Cel mai cunoscut exemplu este celulele HeLa „nemuritoare”. Au fost izolați în 1951 de o tumoare a colului uterin a unei paciente Henrietta Lacks, care a murit în același an, și sunt încă utilizate în numeroase experimente.
Celulele canceroase sunt, de asemenea, celule somatice reprogramate. Potrivit oamenilor de știință, schimbări similare apar cu telomerele din ele. Prin urmare, studiile efectuate cu celule iPS vor dezvălui detaliile proceselor moleculare care au loc în timpul formării tumorilor.
Alexandru Enikeev
