Ученым из медицинского факультета Стэндфордского университета удалось найти способ, с помощью которого можно надстроить теломеры в человеческих клетках, а значит, возможно, и замедлить процесс старения.
Такого результата удалось добиться впервые на примере клеток человека.
Теломеры - повторы коротких последовательностей нуклеотидов на концах хромосом современная биология рассматривает как маркер старения. При каждом делении клетки они укорачиваются из-за неспособности фермента ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Остается неудвоившийся конец, который не попадает в дочернюю клетку.
Как объясняют авторы, у молодых людей теломеры имеют около 8-10 тысяч нуклеотидов, которые сокращаются с каждым делением клетки. В эксперименте удалось удлинить теломеры на 1000 нуклеотидов – это эквивалент нескольких лет жизни.
«Мы надеемся, что в будущем результаты нашего исследования помогут предотвратить или отсрочить наступление тяжелых болезней, связанных со старением. Также существуют тяжелые генетические заболевания, связанные с укорочением теломер, возможно, что и здесь найденный нами способ надстройки теломер сыграет важную роль», - говорит ведущий автор исследования профессор микробиологии и иммунологии Стэндфордского университета и директор лаборатории Биологии стволовых клеток Хелен Блау (Helen M. Blau).
В своих исследованиях ученые использовали культуру клеток человеческих фибробластов (клетки соединительной ткани) и миобластов (клеток мышечной ткани), опираясь на работу фермента теломеразы: они заставили в этих клетках теломеразу активно работать и интенсивно удлинять теломеры.
Именно теломераза защищает теломеры от укорачивания, достраивая повторы нуклеотидов на концах ДНК и тем самым восстанавливая теломеры. Таким образом она активно работает в стволовых и половых клетках, а также в раковых. В других клетках теломераза менее активна.
Известно, что теломераза состоит из теломеразной обратной транскриптазы (TERT) и теломеразной РНК, которая служит матрицей для достройки повторов нуклеотидов.
В своем эксперименте авторы нынешнего исследования показали, что удлинить теломеры можно, доставив в клетки модифицированную микроРНК, которая участвует в кодировании составной части теломеразы – теломеразной обратной транскриптазы (TERT). Таким образом, ученые добились того, что такая микроРНК заставляла теломеразу активно работать, запуская программу по удлинению длины теломер.
В эксперименте авторы использовали четыре группы клеток: в первую группу внедрялись модифицированные микроРНК, которые кодировали активную транскриптазу, а три другие группы выполняли функцию контроля – к ним добавили «пустышку» - микроРНК неактивной транскриптазы.
Как оказалось, теломеры первой группы клеток удлинились.
«Нам удалось найти способ, с помощью которого теломеры клеток человека удлинились на 1000 нуклеотидов, можно сказать, что это перевело внутренние часы в этих клетках на много лет назад», - говорит Хелен Блау.
«Нас очень удивило то, насколько быстро происходило удлинение теломер. В фибробластах сокращение длины теломер, которое происходило годами, удалось преодолеть всего за несколько дней. Это позволяет говорить о том, что в будущем возможные методы терапии, основанные на манипуляциях с теломеразой, могут длиться совсем недолго», - говорит Джон Рамунас (John Ramunas) - специалист, который первый начал заниматься данными исследованиями в лаборатории Стэндфордского университета.
«Это исследование очень важно, поскольку позволяет лучше понимать то, как происходит старение на молекулярном уровне. И перспективы этого направления просто безграничны. В биологии существовует много гипотез о том, что продление жизни связано именно с удлинением теломер. Нынешняя работа еще раз доказывает это», - говорит Джеральд Вейсманн (Gerald Weissmann), главный редактор The FASEB Journal, в новом номере которого и опубликовано исследование биологов из Стэндфордского университета.
