Πρωτοποριακό πείραμα: Επιστήμονες αναγεννούν το δέρμα μιας 53χρονης γυναίκας σαν μίας 23χρονης

Σε ένα εκπληκτικό άλμα για την αναγεννητική ιατρική, επιστήμονες στο Ινστιτούτο Babraham στο Cambridge κατάφεραν αυτό που κάποτε θεωρούνταν αδύνατο: Την αντιστροφή της διαδικασίας γήρανσης στα ανθρώπινα κύτταρα. Πώς κατάφεραν να αναζωογονήσουν τα κύτταρα του δέρματος από μια 53χρονη γυναίκα, γυρνώντας τα 30 χρόνια πίσω.

Από τη Μαρία Καλοπούλου

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο eLife, ερευνητές αναζωογόνησαν τα κύτταρα του δέρματος από μια 53χρονη γυναίκα, ουσιαστικά αναστρέφοντας 30 χρόνια σε βιολογική λειτουργία.

Ακόμα πιο αξιοσημείωτο είναι ότι τα κύτταρα διατήρησαν τον αρχικό τους ρόλο, υιοθετώντας παράλληλα ένα νεανικό προφίλ – μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε τη γήρανση και τις ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία.

Πώς το κατάφεραν: Μια συντόμευση για την κυτταρική νεότητα

Η βάση αυτού του επιτεύγματος βρίσκεται στην τεχνολογία που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά το 2006 από τον βραβευμένο με Νόμπελ επιστήμονα Shinya Yamanaka.

Η ανακάλυψή του έδειξε ότι τα ενήλικα κύτταρα θα μπορούσαν να επαναπρογραμματιστούν σε βλαστοκύτταρα χρησιμοποιώντας τέσσερα μόρια, γνωστά πλέον ως παράγοντες Yamanaka.

Αυτά τα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs) μπορούν να γίνουν οποιοδήποτε είδος κυττάρου στο σώμα – αλλά ο πλήρης επαναπρογραμματισμός των κυττάρων διαγράφει την ταυτότητά τους, καθιστώντας τα άχρηστα για θεραπείες που απαιτούν συγκεκριμένες λειτουργίες, όπως η επιδιόρθωση του δέρματος.

Εκεί η ομάδα Babraham άλλαξε τα δεδομένα. Με επικεφαλής τον καθηγητή Wolf Reik, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που ονομάζεται παροδικός επαναπρογραμματισμός φάσης ωρίμανσης (MPTR). Αντί για την πλήρη διαδικασία επαναπρογραμματισμού 50 ημερών, σταμάτησαν μετά από μόλις 13 ημέρες. Αυτό το παράθυρο ήταν αρκετό για να διαγράψει πολλές αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία, αλλά αρκετά σύντομο για να διατηρήσει την ταυτότητα των κυττάρων.

Κατά τη διάρκεια της θεραπείας, τα κύτταρα του δέρματος έχασαν για λίγο τα εξειδικευμένα χαρακτηριστικά τους και υιοθέτησαν χαρακτηριστικά που μοιάζουν με βλαστοκύτταρα.

Αλλά όταν αφαιρέθηκαν οι παράγοντες Yamanaka, τα κύτταρα επανήλθαν στον ρόλο τους ως κύτταρα του δέρματος – μόνο που τώρα, λειτουργούσαν σαν κύτταρα 23 ετών.

Απόδειξη ότι λειτούργησε: Μέτρηση της κυτταρικής νεότητας

Για να επιβεβαιώσουν την αναζωογόνηση, οι επιστήμονες εξέτασαν δύο βασικούς βιολογικούς δείκτες:

Επιγενετικό ρολόι: Χημικές ετικέτες σε όλο το γονιδίωμα που συσχετίζονται με τη βιολογική ηλικία.

Μεταγραφή: Το πλήρες σύνολο της γονιδιακής δραστηριότητας σε ένα κύτταρο.

Και οι δύο δείκτες έδειξαν ότι τα επεξεργασμένα κύτταρα έμοιαζαν πολύ με πολύ νεότερα. Λειτουργικά, τα αποτελέσματα ήταν εξίσου συναρπαστικά. Τα αναζωογονημένα κύτταρα του δέρματος παρήγαγαν περισσότερο κολλαγόνο και έκλεισαν τεχνητά τραύματα ταχύτερα από τα μη επεξεργασμένα παλαιότερα κύτταρα – και τα δύο σημάδια νεανικού, ενεργού δέρματος.

Πέρα από το Δέρμα: Ευρύτερες εφαρμογές στην υγεία

Αν και αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε στα κύτταρα του δέρματος, ο αντίκτυπός της θα μπορούσε να φτάσει πολύ πέρα ​​από τις αισθητικές εφαρμογές. Τα γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη της νόσου Αλτσχάιμερ και του καταρράκτη επανήλθαν επίσης σε νεότερα επίπεδα έκφρασης.

Αυτό υποδηλώνει ευρύτερες εφαρμογές στη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία και ενδεχομένως στην αναζωογόνηση άλλων τύπων κυττάρων – όπως αυτά στον εγκέφαλο, την καρδιά ή το πάγκρεας.

Γιατί αυτό διαφέρει από τις προηγούμενες προσπάθειες

Ο μερικός επαναπρογραμματισμός δεν είναι κάτι καινούργιο, αλλά οι προηγούμενες προσπάθειες σταμάτησαν πολύ νωρίς στη διαδικασία και πέτυχαν μόνο μέτρια αποτελέσματα – περίπου τρία χρόνια αναζωογόνησης.

Επεκτεινόμενοι στη φάση ωρίμανσης αλλά σταματώντας πριν από το τελικό βήμα σταθεροποίησης, οι ερευνητές του Babraham κατάφεραν να επιτύχουν σημαντικά μεγαλύτερα αποτελέσματα χωρίς να διακυβεύσουν την ταυτότητα του κυττάρου.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα κύτταρα φάνηκαν να διατηρούν μία «μνήμη» για το ποια ήταν. Συγκεκριμένες περιοχές του γονιδιώματός τους, που ονομάζονται ενισχυτές, απέφυγαν τον πλήρη επαναπρογραμματισμό και βοήθησαν στη διατήρηση της λειτουργίας τους. Επιπλέον, πάνω από 400 γονίδια κρίσιμα για την υγεία του δέρματος παρέμειναν ενεργά καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας.

Παραμένει πειραματική, αλλά γεμάτη υποσχέσεις

Αυτή η ανακάλυψη περιορίζεται ακόμη στο εργαστήριο. Η διαδικασία περιλαμβάνει γενετικό χειρισμό, γεγονός που εγείρει ανησυχίες για την ασφάλεια – ειδικά τον κίνδυνο πρόκλησης καρκίνου.

Επίσης, δεν ανταποκρίθηκαν όλα τα κύτταρα με τον ίδιο τρόπο και ορισμένα σημάδια γήρανσης (όπως η βράχυνση των τελομερών) παρέμειναν αμετάβλητα.

Παρά αυτούς τους περιορισμούς, οι επιπτώσεις είναι τεράστιες. Τα αναζωογονημένα κύτταρα ήταν καλύτερα στην επούλωση τραυμάτων και στην παραγωγή κολλαγόνου, γεγονός που θα μπορούσε να τα καταστήσει ανεκτίμητα στη θεραπεία χρόνιων τραυμάτων, εγκαυμάτων ή δερματικών προβλημάτων που σχετίζονται με την ηλικία.

Οι ερευνητές είναι αισιόδοξοι ότι, με περαιτέρω βελτίωση, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να επεκταθεί και σε άλλους ιστούς.

Τι ακολουθεί στην καταπολέμηση της γήρανσης

Η ομάδα του Babraham σχεδιάζει να διερευνήσει εάν αυτή η μέθοδος λειτουργεί σε άλλους τύπους κυττάρων και εάν πολλαπλοί κύκλοι θεραπείας θα μπορούσαν να προωθήσουν την αναζωογόνηση ακόμη περισσότερο.

Ένας άλλος στόχος είναι η απομόνωση των βασικών γονιδίων που οδηγούν στο αποτέλεσμα, ανοίγοντας την πόρτα σε στοχευμένες θεραπείες που δεν απαιτούν πλήρη επαναπρογραμματισμό.

Η ασφάλεια παραμένει το μεγαλύτερο εμπόδιο πριν από την κλινική χρήση, αλλά αυτή η εργασία αναδιαμορφώνει ριζικά τον τρόπο που σκεφτόμαστε τη γήρανση.

Η γήρανση, όπως αποδεικνύεται, μπορεί να μην είναι μονόδρομος. Υπό τις κατάλληλες συνθήκες, τα κύτταρα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν- και αυτό αλλάζει τα πάντα.

Όπως το έθεσε ο καθηγητής Reik: «Αυτή η εργασία έχει πολύ συναρπαστικές επιπτώσεις. Τελικά, ίσως μπορέσουμε να εντοπίσουμε γονίδια που αναζωογονούνται χωρίς επαναπρογραμματισμό και να στοχεύσουμε συγκεκριμένα σε αυτά για να μειώσουν τις επιπτώσεις της γήρανσης. Αυτή η προσέγγιση υπόσχεται πολύτιμες ανακαλύψεις που θα μπορούσαν να ανοίξουν έναν καταπληκτικό θεραπευτικό ορίζοντα».