Как один белок лишает молодости и провоцирует болезни
Найти точный биомаркер старения удалось ученым из Университета «Сириус» и Института цитологии РАН в сотрудничестве с европейскими и китайскими коллегами. Они выяснили, что накопление в клетках белка, который называется p16, приводит к тому, что те неизбежно стареют и погибают. Расскажем, поможет ли сделанное открытие вернуть молодость.
Почему клетки стареют, а вместе с ними и мы? Чтобы разобраться в этом фундаментальном механизме, ученые исследуют, как с возрастом накапливаются ошибки в генетическом коде, и наблюдают за другими изменениями на молекулярном уровне. Главная задача — ни много ни мало — обратить вспять процесс увядания человеческого тела и помочь тем, кто страдает от старческих заболеваний: нейродегенерации, сахарного диабета, рака.
Старение происходит из-за того, что разнообразные клеточные процессы начинают проходить по-другому. Если упрощать, то причина этого — ошибки, с годами накапливающиеся в работе генов. Они приводят к тому, что белки неправильно функционируют — и появляется все больше свободных радикалов. У клетки не получается себя восстановить, и через некоторое время она погибает. Именно это пытаются исправить ученые — вернуть ей прежний функционал, затормозив разрушительные процессы.
Сотрудникам Университета «Сириус» и Института цитологии РАН, а также их коллегам из Франции, Германии и Китая удалось обнаружить особые свойства белка p16 — в частности, его способность демонстрировать уровень старения организма. Именно он препятствует процессам, которые могут привести к омоложению — например, к делению клеток.
Повышенная выработка белка p16 приводит к гибели клеток
Изображение: © Public Domain
Во время эксперимента ученые убрали из группы клеток те, в которых было много белка p16, и увидели, что оставшиеся быстрее обновились — приобрели признаки стволовых. Результаты опубликованы в журнале Nature Cell Biology.
Особенность стволовых клеток в том, что они могут менять тип. Это их свойство может лечь в основу создания органов для трансплантации прямо в лабораториях. Правда, на практике редкие клетки удается вновь сделать стволовыми.
Способность стволовых клеток возвращаться к первоначальным «настройкам» имеет большие перспективы использования в медицине Фото: © Gorodenkoff / Shutterstock / FOTODOM
Для подтверждения своей теории исследователи использовали генномодифицированные фибробласты мышей. Их изменили при помощи факторов Яманаки, которые вот уже второй десяток лет используются для создания стволовых клеток. Наблюдая, как фибробласты превращаются в стволовые клетки, ученые обратили внимание, что в некоторых из них нужных изменений не происходит. Выходит, белок p16 тормозит процесс образования стволовых клеток.
«Результаты исследования показали, что удаление из тканей клеток с высоким уровнем белка p16 улучшает протоколы перепрограммирования. Опираясь на это наблюдение, можно будет повысить эффективность получения стволовых клеток для лечения многих заболеваний и омоложения различных органов и тканей. В дальнейшем мы планируем изучить роль стареющих клеток при возрастных патологиях. Например, исследовать, как они влияют на чувствительность онкоцитов к лекарственной терапии», — рассказал профессор Университета «Сириус», ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной медицины Института цитологии РАН доктор медицинских наук Олег Демидов, возглавляющий этот проект.
В других экспериментах удалось показать, что удаление изношенных клеток привело к снижению скорости старения печени. Благодаря активации факторов Яманаки и уничтожению дряхлеющих клеток с накопившимся белком удалось добиться замедления процессов дегенерации и ускорения появления новых клеток.
Такие наработки помогут сделать эффективнее подход к получению стволовых клеток. В планах ученых изучить роль белка p16 при болезнях, характерных для старости, и отследить то, как он влияет на чувствительность к терапии.
