Перезагрузка организма. Как одним уколом вернуть здоровье

Альфия Еникеева. Американские биологи вернули зрение ослепшим мышам, перепрограммировав фибробласты — соединительную ткань — в палочкоподобные клетки. Ранее это помогло грызунам с атрофией мозга, а пожилым особям продлило жизнь на треть. Будут ли эти технологии столь же эффективны для человека и когда врачи начнут их применять — в материале Kyivweekly.com.

Слепые прозреют

В одной из лабораторий Центра здоровья при Университете Северного Техаса (США) несколько лет назад вывели особую линию мышей. Все животные были носителями мутации в гене rd1, которая разрушает палочки — фоторецепторные клетки, отвечающих за восприятие интенсивности света. Уже через месяц после рождения такие грызуны полностью слепнут, поскольку палочек у них в сетчатке практически не остается.

Но, как оказалось, это обратимо и мышам можно вернуть зрение, пусть и не полностью. Ученые пересадили в глаза животных палочкоподобные клетки, выращенные из соединительной ткани здоровых сородичей. Причем процесс получения «запчастей» удалось сильно ускорить.

Дело в том, что обычно при формировании роговицы, или пигментного эпителия — слоя, на котором находятся фоторецепторы, фибробласты сначала превращают в индуцированные плюрипотентные клетки, аналогичные зародышевым. Для этого меняют активность их генов с помощью особых белков — факторов транскрипции. А уже потом создают клетки роговицы. Однако их пересадка слепым пациентам повышает риск возникновения опухолей.

Поэтому ученые решили вырастить палочки напрямую из фибробластов. Соединительную ткань здоровых мышей (без мутации в гене rd1) обработали специальным белковым коктейлем, и образовались палочкоподобные клетки с генами сетчатки.

Перезагрузка организма. Как одним уколом вернуть здоровье

Их и подсадили в глаза 14 почти ослепших животных возрастом 24 дня. Вскоре после операции у шести грызунов зрачок уже реагировал на свет. Кроме того, они больше времени проводили в темных помещениях — то есть вели себя, как зрячие. В контрольной группе улучшений ни у кого не зафиксировали.

Исследователи считают, что пересаженные палочкоподобные клетки не помогают выживать собственным фоторецепторам мышей, а занимают их место. Единственная проблема — искусственные палочки сами по себе не делятся в организме. Так что технологию репрограммирования еще предстоит доработать.

Вечная молодость

Клетка возвращается к зародышевому состоянию, когда выключаются гены, связанные со специализацией. Это возможно, если запустить четыре фактора транскрипции (белки, производимые генами Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc) — так называемые факторы Яманаки. Японец Синъя Яманака первым создал индуцированные плюрипотентные клетки подобным образом. За это в 2012 году ему присудили Нобелевскую премию.

В то время опыты по превращению клеток в зародышевые проводили на клеточных культурах. Да и сейчас действуют в основном так же. Дело в том, что, если запустить механизм перепрограммирования сразу в живом организме, либо откажут внутренние органы, либо из-за обилия стволовых клеток образуются злокачественные опухоли.

В 2016 году ученые Института Солка (США) и их испанские коллеги попробовали воздействовать на организм не непрерывно, а короткими циклами. Факторы Яманаки вводили мышам, больным прогерией, с помощью обезвреженного лентивируса. И добавляли антибиотик доксициклин.

Мыши, получившие только вирус (то есть факторы транскрипции у них работали непрерывно), быстро теряли в весе и погибали в среднем через четыре дня. Те, кому давали еще и антибиотик, жили на 30 процентов дольше, чем животные из контрольной группы. К тому же у них замедлились процессы старения и не возникло злокачественных образований.

На людях эту технологию пока не тестировали. Мышиные модели ускоренного старения все-таки не похожи на человеческие. Кроме того, остаются опасения, что клеточное перепрограммирование спровоцирует развитие рака.

Тем не менее пару месяцев назад американские ученые проверили факторы Яманаки на клетках пожилых людей. Оказалось, что даже двух дней достаточно для омоложения этих клеток.

Укол от деменции

Репрограммирование способно помочь и в лечении нейродегенеративных заболеваний — болезней Паркинсона, Альцгеймера, Гентингтона. При этих недугах постепенно гибнут определенные группы нейронов и возникают проблемы с памятью, люди плохо ориентируются в пространстве, не могут координировать движения.

Один из способов затормозить заболевание — пересадка репрограммированных или донорских нейронов, но при этом высок риск, что они не приживутся и пациенту станет только хуже. Китайские и американские исследователи предложили перепрограммировать собственные нервные клетки больного прямо в его мозге.

Мышам, страдающим болезнью Гентингтона, вводили вирус с двумя факторами транскрипции — NeuroD1 и Dlx2. При их активации в клетках глии — ткани, которая помогает нейронам функционировать — она начинала превращаться в ГАМК-ергические нейроны. Именно они гибнут при болезни Гентингтона, из-за чего развивается атрофия мозга.

Через 30 дней после инъекции в 72 процентах астроцитов (клеток глии) обнаружили нейронный маркер. Причем эти нейроны по электрофизиологическим характеристикам не отличались от настоящих нервных клеток. Кроме того, в бывших астроцитах накапливалось на четверть меньше мутантного белка гентингтина, который и вызывает заболевание.

Спустя 38 дней у мышей, которым сделали чудо-укол, значительно улучшились моторные функции, они перестали терять вес. А в контрольной группе к этому моменту погибла почти половина животных.