Zastrzyk młodości – komórki, które cofnęły wiek makaków

Młody makak krabożerny

Chińscy naukowcy stworzyli genetycznie zmodyfikowane komórki macierzyste, które potrafią odmłodzić organizm – w tym funkcje poznawcze – u starszych makaków. To jedno z najbardziej przełomowych odkryć ostatnich lat w dziedzinie biologii starzenia.

Każdy z nas nosi w sobie cichy mechanizm regeneracji — dorosłe komórki macierzyste, które odbudowują tkanki i organy, naprawiają mikrouszkodzenia i podtrzymują życie komórka po komórce. Ale z biegiem lat organizm zaczyna się buntować. Pojawiają się stany zapalne, mikrośrodowisko komórkowe ulega degradacji, a komórki macierzyste tracą zdolność do odnowy. Zaczyna się powolny proces biologicznego starzenia.

Dla naukowców od lat stanowi to największą zagadkę: jak przywrócić komórkom dawną siłę, nie ingerując w naturalny rytm życia?

W poszukiwaniu sekretu Hydry

Hydra

Inspiracją dla chińskiego zespołu była… Hydra – maleńki, słodkowodny organizm, który nigdy się nie starzeje. Hydra zawdzięcza swoją „nieśmiertelność” ciągłej regeneracji, a kluczem do niej jest białko FoxO. To właśnie ono kontroluje podziały komórek macierzystych i pozwala im zachować młodość.

U ludzi odpowiednikiem tego białka jest FoxO3 – gen, który uruchamia mechanizmy obronne przeciwko stresowi komórkowemu. Naukowcy nazywają go „genem długowieczności”.

Eksperyment na małpach

Zespół z Chińskiej Akademii Nauk postanowił sprawdzić, czy można wzmocnić działanie FoxO3, by spowolnić biologiczny zegar. W tym celu stworzyli tzw. super resilient cells (SRC) – komórki macierzyste odporne na starzenie.

Konfiguracja eksperymentalna. Starszym małpom (A4) wstrzykiwano sól fizjologiczną (Vehicle), komórki macierzyste normalnego/dzikiego typu (WTC) lub komórki macierzyste odporne na starzenie (SRC). WTC to ludzkie embrionalne komórki macierzyste (hESC) zawierające dwie kopie genu FOXO3 normalnego/dzikiego typu ( FOXO3 +/+ ), podczas gdy SRC są modyfikowane genetycznie. Genetycznie modyfikowany gen FOXO3 ( FOXO3 2SA/2SA ) wytwarza zmodyfikowane białko FoxO3, które pozostaje w jądrze komórkowym, zwiększając aktywność transkrypcyjną genów ochronnych.

Do badań wykorzystano makaki jawajki (zwane krabożernymi), podzielone na grupy wiekowe odpowiadające różnym etapom ludzkiego życia — od młodości po starość. Najstarsze osobniki, w wieku odpowiadającym 60–70-letnim ludziom, przez 44 tygodnie otrzymywały zastrzyki: jedne z solą fizjologiczną, inne z normalnymi komórkami macierzystymi, a trzecie – z SRC.

Wyniki okazały się zdumiewające.

Małpy, które odzyskały pamięć

Po niespełna roku terapii u makaków leczonych SRC zauważono znaczną poprawę pamięci. W klasycznym teście poznawczym WGTA, polegającym na zapamiętywaniu lokalizacji jedzenia, starsze małpy po terapii radziły sobie tak dobrze jak młode osobniki.

Badania rezonansu magnetycznego potwierdziły też coś jeszcze bardziej niezwykłego — mózgi leczonych małp przestały się kurczyć, a połączenia nerwowe, zwłaszcza w rejonach odpowiedzialnych za pamięć roboczą, odbudowały się niemal do poziomu młodych zwierząt.

„To tak, jakbyśmy cofnęli zegar biologiczny o kilkanaście lat” – powiedział jeden z autorów badania w rozmowie z pismem Cell.

Odmłodzone kości, serce i nerki

Zmiany zaszły nie tylko w mózgu. Naukowcy odnotowali odmłodzenie w ponad połowie badanych tkanek i narządów – od hipokampu po okrężnicę i jajowody. Struktura serca i płuc uległa poprawie, naczynia krwionośne były lepiej ukrwione, a aorta cieńsza.

W zębach i kościach widoczny był efekt odwrotny do osteoporozy: odbudowa tkanki kostnej. Komórki mózgowe miały mniej złogów białek związanych z chorobą Alzheimera, a nerki i mózg wykazywały mniejszą mineralizację.

Jak to działa?

SRC, wzmocnione genetycznie o dodatkową aktywność FoxO3, są odporne na stres oksydacyjny i stany zapalne. Oznacza to, iż mogą przeżyć i działać tam, gdzie zwykłe komórki macierzyste uległyby uszkodzeniu.

Z wiekiem w organizmie gromadzą się tzw. „komórki starzejące się” — nie dzielą się już, ale wciąż wydzielają toksyczne cząsteczki zapalne, które przyspieszają degradację tkanek. SRC potrafią te procesy zahamować: redukują ilość starych komórek, łagodzą stany zapalne i naprawiają uszkodzone DNA.

To wszystko bez skutków ubocznych – w badaniu nie zaobserwowano reakcji odpornościowych ani wzrostu guzów.

Nadzieja i ostrożność

Choć wyniki są obiecujące, naukowcy zachowują ostrożność. Komórki macierzyste, jeżeli zostaną niewłaściwie wykorzystane, mogą prowadzić do niekontrolowanego namnażania tkanek – czyli nowotworów. SRC wydają się tego ryzyka pozbawione, ale długofalowe skutki wciąż wymagają dalszych badań.

FoxO3 wspomaga zdrowie i długowieczność

Jeśli jednak bezpieczeństwo zostanie potwierdzone, może to oznaczać początek nowej ery medycyny regeneracyjnej. Eksperyment na makakach jest pierwszym dowodem, iż można nie tylko spowolnić starzenie, ale częściowo je odwrócić.

Ku długowieczności

Czy możliwe jest, iż pewnego dnia ludzie będą mogli odmłodzić swoje ciało jednym zastrzykiem? Dziś to wciąż wizja z pogranicza science fiction. Ale jeżeli FoxO3 okaże się kluczem do długowieczności, chiński eksperyment może zapisać się w historii tak, jak odkrycie penicyliny.

Bo jak napisał jeden z naukowców w zakończeniu raportu:
„Nie chodzi o to, by żyć wiecznie. Chodzi o to, by dłużej żyć dobrze.”

Na podst. NAD Aging Science