и добавили в клетки версии 3.0. Новый штамм назвали JCVI-syn3.0+126 – по номерам групп, к которым принадлежали гены. Создание искусственных штаммов с высокой точностью помогает изучать клеточные взаимодействия и генные механизмы в лабораторных условиях.
Еще раз о старении
Из предыдущей главы мы уже поняли, что «стволовые клетки» прочно ассоциируются с молодостью и победой над старением. Я уже рассказывала о методике под названием «репрограммирование», в ходе которой клетки тканей «смещают» в сторону стволовых и пытаются вызвать омоложение организма. Но результаты можно наблюдать лишь в отдаленной перспективе.
Исследователи из института Гладстона в США и университета Цинхуа в Китае нашли интересный способ получения плюрипотентных клеток: когда исследователи активировали фактор Яманаки Sox2 или Oct4, «взрослые» клетки превращались обратно в стволовые [9].
В новой работе ученые из США и Китая использовали для искусственного повышения активности данных факторов систему CRISPR-активации на базе модифицированного неактивного белка Cas9. Данный белок используется не для редактирования, а как средство доставки активирующих или тормозящих белков к конкретному участку генома. Сначала в эксперименте специалисты активировали клетки фибробластов, используя два фактора Яманаки и три других фактора активации. Получили подтверждение, что повышается активность тех же участков генома, что и у стволовых клеток. Далее стали активировать их по одному и выяснили, что активация Sox2 обеспечивала превращение фибробластов в плюрипотентные клетки. Полученные клетки сохраняли свою плюрипотентность в течение 20 поколений. Активация фактора Oct4 также привела к превращению мышиных фибробластов в стволовые клетки.
CRISPR-активация – не новый способ активации дифференцировки обычных клеток в стволовые, но до этого эксперимента таких результатов добиться не удавалось. До сих пор ученые пытаются достигнуть лучших показателей превращения зрелых клеток в стволовые с помощью факторов Яманаки различными способами, а так же отслеживать эти клетки и оценивать эффективность проводимых «превращений» [10].
Вернемся к разговорам о вечной молодости. Джефф Безос и Юрий Мильнер – основатели стартапа Altos Labs, который направлен на продление жизни с сохранением ее качества. За основу эксперимента взяли как раз метод «репрограммирования», по некоторым данным, он может не только остановить старение, но и сделать уже состарившиеся клетки моложе [11]!
Если кратко описать принцип работы метода, то он заключается в следующем. В клетке необходимо запустить работу факторов Яманаки, которые в свою очередь запускают переупаковку клеточной ДНК. В результате больше генов становится доступно для считывания, а клетка омолаживается, то есть по своим возможностям и работе больше напоминает молодую клетку. Максимальный результат, на который рассчитывают Джефф и Юрий, – превратить клетки в эмбриональные стволовые, лишенные специализации. Программу «репрограммирования» планируется запускать на некоторое время, чтобы немного снижать клеточный возраст.
Теории нужно подтверждение на практике, поэтому было решено провести эксперимент на генно-модифицированных лабораторных мышах. В недавнем времени их вывела команда ученых во главе с Хуаном К. И. Бельмонте [12]. В их геном встроили регуляторный белок, активирующий факторы Яманаки при введении доксициклина. Группа Бельмонте заставила их стареть ускоренно и показала, что можно продлить жизнь мышей, давая им доксициклин курсами. Но со здоровыми мышами такой эксперимент не проводили. Экспериментаторы Бельмонте (ставшие сотрудниками Altos Aging) изучали влияние «репрограммирования» на отдельно протекающие процессы в организме, например на регенерацию мышечного волокна. Они работали на тех же ГМО-мышках и проверили три режима «репрограммирования». Первую группу мышей поили доксициклином в режиме два через пять (два дня приема лекарства, потом пять дней перерыва) с 12-го по 22-й месяцы жизни, другую – с 15-го по 22-й, а третью – только один месяц, когда им было уже 25 месяцев. Эти режимы имитируют разные стратегии возможного применения у людей: начиная со среднего возраста, начиная с предпенсионного возраста или уже в пожилом возрасте. Планировалось выяснить, не способствует ли «репрограммирование» возникновению опухолевых клеток из-за вмешательства в ДНК. Ни в одной группе по сравнению с контрольной побочных эффектов выявлено не было. Чтобы доказать полное омоложение организма под влиянием такой терапии, нужно было взять клетку каждой ткани и с помощью эпигенетических часов установить их возраст. Исследователи обнаружили, что биологический возраст достоверно (р < 0,05) снижается только при долгосрочной терапии (семь месяцев), и то не во всех тканях, в основном только в коже и почках. Активность генов в клетках достоверно становилась похожей на таковую в молодых только спустя несколько месяцев терапии.
По анализам крови также было понятно, что такой метод применим только для долгосрочной перспективы: мыши, которые принимали доксициклин с 12-го по 17-й месяц жизни, показали содержание веществ в сыворотке, не сильно отличавшееся от контрольной группы. Заметные различия появились лишь к 22-му месяцу терапии, только тогда кровь экспериментальной группы животных стала заметно похожа на кровь молодых мышей. Возможно также, что в возрасте 25-ти месяцев мыши приобретают фенотипы необратимого старения в различных тканях. Вывод напрашивается сам собой: «репрограммирование» нужно применять длительным курсом. При этом множество вопросов осталось без ответа: почему некоторые ткани отвечают на терапию заметно лучше, а другие вообще никак не реагируют? Да и достоверно не известно влияние терапии на организм здоровых мышей: эксперимент так и не проводился.
Пузыри, но не мыльные
Существует такое наследственное заболевание, при котором на коже образуются болезненные пузыри и эрозии. Это буллезный эпидермолиз. Мутация возникает в одном или нескольких из 10 генов, ответственных за функционирование всех слоев кожи. Из-за этого любые прикосновения могут заканчиваться серьезными эрозиями и травмами. Специфического лечения не было до 2017 года, когда немецкие и итальянские ученые смогли сделать прорыв [13]. Медики во главе с Микеле Де Лука из Университета Модены и Реджо-Эмилии пересадили семилетнему мальчику с мутацией в гене LAMB3 кожный трансплантат, полученный из собственной кожи пациента, но отредактированный вирусным вектором, экспрессирующим полноразмерную копию гена LAMB3. Пласты клеток выращивали в лаборатории, а затем подсаживали на поверхность дермы: приживление шло очень хорошо. Все лечение заняло восемь месяцев. После терапии мальчик смог вернуться к нормальной жизни с гораздо меньшими ограничениями.
Однако самое интересное – посмотреть на отдаленный результат. Спустя пять лет исследователи опубликовали отчет о состоянии кожи мальчика [14]. Результаты хорошие: кожа прочная, при травматизации заживает по нормальному сценарию, без пузырей. На груди были язвы, но это тот участок, который не успели трансплантировать из-за начавшейся пандемии коронавируса. Клетки кожного покрова делятся уже без ошибок в генах: изменения исследователи внесли также и в стволовые клетки. В коже сформировались все виды желез, но чувствительность к прикосновениям остается сниженной. Специалисты не обнаружили «бесконтрольных» делений клеток и опухолей. Медики заключили, что трансгенная кожа хорошо
