Wissenschaftler haben mithilfe der Stammzelltechnologie alte menschliche Zellen in einen jugendlicheren und kräftigeren Zustand versetzt.
Alte menschliche Zellen kehren durch Stammzelltechnologie in einen jugendlicheren und kräftigeren Zustand zurück, nachdem sie dazu gebracht wurden, eine Gruppe von Proteinen, die an der Embryonalentwicklung beteiligt sind, kurzzeitig zu exprimieren.Die Forscher an der Stanford University School of Medicine fanden auch heraus, dass ältere Mäuse jugendliche Kraft wiedererlangten, nachdem ihre vorhandenen Muskelstammzellen der verjüngenden Proteinbehandlung unterzogen und zurück in ihren Körper transplantiert worden waren.Die Proteine, bekannt als ‚Yamanaka-Faktoren‘, werden üblicherweise verwendet, um eine adulte Zelle in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen oder iPS-Zellen umzuwandeln.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Verjüngung menschlicher Zellen
Die Studie ergab, dass die Induktion alter menschlicher Zellen in einer Laborschale, um diese Proteine kurz zu exprimieren, viele der molekularen Kennzeichen des Alterns zurückspult und die behandelten Zellen von ihren jüngeren Gegenstücken kaum zu unterscheiden macht.Senior-Autor der Studie, Vittorio Sebastiano, PhD, Assistant Professor für Geburtshilfe und Gynäkologie und der Woods Family Faculty Scholar in Pädiatrische Translationale Medizin, sagte: „Wenn iPS-Zellen aus adulten Zellen hergestellt werden, werden sie sowohl jugendlich als auch pluripotent. Wir haben uns seit einiger Zeit gefragt, ob es möglich sein könnte, die Alterungsuhr einfach zurückzuspulen, ohne Pluripotenz zu induzieren. Jetzt haben wir herausgefunden, dass wir durch eine strenge Kontrolle der Dauer der Exposition gegenüber diesen Proteinfaktoren die Verjüngung in mehreren menschlichen Zelltypen fördern können.Co-Autor Thomas Rando, Professor für Neurologie und neurologische Wissenschaften und Direktor des Stanford Glenn Center for the Biology of Aging, sagte: „Wir freuen uns sehr über diese Ergebnisse. Meine Kollegen und ich verfolgen die Verjüngung von Geweben, seit unsere Studien in den frühen 2000er Jahren gezeigt haben, dass systemische Faktoren alte Gewebe jünger machen können.“
Die Rolle von Proteinen bei der Verjüngung
Forscher in Sebastianos Labor machen iPS-Zellen aus adulten Zellen, wie sie die Haut bilden, indem sie sie über einen Zeitraum von etwa zwei Wochen wiederholt einer Gruppe von Proteinen aussetzen, die für die frühe Embryonalentwicklung wichtig sind, indem sie täglich kurzlebige RNA-Botschaften in die adulten Zellen einführen. Die RNA-Nachrichten kodieren die Anweisungen zur Herstellung der Yamanaka-Proteine. Im Laufe der Zeit wickeln diese Proteine das Fett der Zellen zurück und schieben sie entlang der Entwicklungszeitleiste zurück, bis sie den jungen, embryonalen pluripotenten Zellen ähneln, aus denen sie stammen.
Während dieses Prozesses vergießen die Zellen nicht nur alle Erinnerungen an ihre frühere Identität, sondern kehren auch in einen jüngeren Zustand zurück. Sie erreichen diese Transformation, indem sie ihre DNA von den molekularen Markierungen reinigen, die nicht nur eine Hautzelle von einer Herzmuskelzelle unterscheiden, sondern auch von anderen Markierungen, die sich mit zunehmendem Alter einer Zelle ansammeln.Die Forscher verglichen die Genexpressionsmuster von behandelten Zellen und Kontrollzellen, die beide von älteren Erwachsenen erhalten wurden, mit denen von unbehandelten Zellen von jüngeren Menschen und fanden heraus, dass Zellen von älteren Menschen Anzeichen einer Alterungsumkehr zeigten nach nur vier Tagen Exposition gegenüber den Umprogrammierungsfaktoren. Während unbehandelte ältere Zellen höhere Konzentrationen von Genen exprimierten, die mit bekannten Alterungswegen assoziiert waren, ähnelten behandelte ältere Zellen jüngeren Zellen in ihren Mustern der Genexpression.Wenn die Forscher untersuchten die Muster der Alterung-assoziierten chemischen tags genannt Methylgruppen, die dienen als Indikator für eine Zelle chronologische Alter, fanden Sie, dass die behandelten Zellen zu sein schien, etwa 1,5 bis 3,5 Jahre jünger im Durchschnitt als unbehandelte Zellen von älteren Menschen, mit Spitzen von 3,5 Jahren (in Hautzellen) und 7,5 Jahren (in Zellen, die Linie Blutgefäße).Die Forscher isolierten auch Zellen aus dem Knorpel von Menschen mit und ohne Osteoarthritis und fanden heraus, dass die vorübergehende Exposition der osteoarthritischen Zellen gegenüber den Umprogrammierungsfaktoren die Sekretion von Entzündungsmolekülen reduzierte und die Teilungs- und Funktionsfähigkeit der Zellen verbesserte.
Die Forscher optimieren nun den Prozess der Neuprogrammierung von Proteinen, die zur Verjüngung menschlicher Zellen erforderlich sind, und untersuchen die Möglichkeit, Zellen oder Gewebe zu behandeln, ohne sie aus dem Körper zu entfernen.
