Gesundheit

Alte menschliche Zellen verjüngt mit Stammzell-Technologie, Forschung findet

Alte menschliche Zellen Rückkehr zu einer mehr jugendlich und energisch, Zustand nach hervorgerufen, um kurz auszudrücken, ein panel von Proteinen, die in der embryonalen Entwicklung, nach einer neuen Studie von Forschern an der Stanford University School of Medicine.

Die Forscher fanden auch, dass ältere Mäuse wieder Jugendliche Kraft, die nach Ihrer vorhandenen Muskel-Stammzellen, wurden unterzogen, um die verjüngende protein-Behandlung und transplantiert zurück in Ihren Körper.

Die Proteine, bekannt als Yamanaka-Faktoren, die Häufig verwendet werden, um die Transformation eines Erwachsenen Zelle in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen oder iPS-Zellen. Induzierte pluripotente Stammzellen können fast jede Art von Zelle im Körper, unabhängig von der Zelle, aus der Sie stammen. Sie haben sich wichtige in der regenerativen Medizin und der Arzneimittelforschung.

Die Studie ergab, dass die Induktion alte menschliche Zellen im Labor Gericht zu kurz ausgedrückt werden diese Proteine spult viele molekulare Mechanismen der Hautalterung und macht die behandelten Zellen fast nicht zu unterscheiden von Ihren jüngeren Kollegen.

„Wenn die iPS-Zellen aus adulten Zellen, Sie werden beide jugendlich und pluripotenten“, sagte Vittorio Sebastiano, Ph. D., assistant professor für Geburtshilfe und Gynäkologie und den Wald der Familie Fakultät Scholar in Pediatric Translational Medicine. „Wir haben seit einiger Zeit gefragt, ob es vielleicht möglich sein, einfach Zurückspulen, die Alterung der Uhr, ohne Pluripotenz zu induzieren. Jetzt haben wir festgestellt, dass durch die enge Steuerung der Dauer der Exposition für diese protein-Faktoren, können wir fördern die Verjüngung in mehreren menschlichen Zelltypen.“

Sebastiano ist der senior-Autor der Studie, die online veröffentlicht 24. März in „Nature Communications“. Ehemalige Doktorand Tapash Sarkar, Ph. D., der führende Autor der Artikel.

„Wir freuen uns sehr über diese Ergebnisse,“ sagte Studie co-Autor Thomas Rando, MD, Ph. D., professor von Neurologie und von neurologischen Wissenschaften und Direktor des Stanford ‚ s Glenn Zentrum für die Biologie des Alterns. „Meine Kollegen und ich verfolgen die Verjüngung von Geweben, da unsere Studien in den frühen 2000er Jahren zeigte, dass systemische Faktoren können die alten Gewebe jünger. Im Jahr 2012, Howard Chang und ich vorgeschlagen, das Konzept der Verwendung von reprogramming Faktoren zur Verjüngung von Zellen und Geweben, und es ist erfreulich zu sehen, Beweise der Erfolg mit diesem Ansatz.“ Chang, MD, Ph. D., ist professor für Dermatologie und Genetik an der Stanford.

Die Exposition gegenüber Proteinen

Forscher in Sebastiano ‚ s Labor machen iPS-Zellen aus adulten Zellen, wie diejenigen, aus denen Haut, durch wiederholtes aussetzen Sie über einen Zeitraum von etwa zwei Wochen, um ein panel von Proteinen, die wichtig für die frühe embryonale Entwicklung. Sie tun dies durch die Einführung täglich, kurzlebigen RNA-Nachrichten, die in den adulten Zellen. Die RNA-Botschaften Kodieren Sie die Anweisungen für die Herstellung der Yamanaka-Proteine. Im Laufe der Zeit, diese Proteine Rücklauf der Zellen‘ Schicksal, schob Sie rückwärts entlang der Entwicklungs-timeline, bis Sie Aussehen wie der junge, embryonal-ähnliche pluripotente Zellen, aus denen Sie stammen.

Während dieses Prozesses werden die Zellen nicht nur alle vergossen Erinnerungen an Ihre früheren Identitäten, aber Sie wieder zu einem jüngeren Zustand. Sie erreichen diese transformation, indem Sie wischten sich die DNA sauber von der molekularen tags, der nicht nur zu differenzieren, zu sagen, eine Hautzelle von einer Herz-Muskel-Zelle, sondern von anderen tags, die sich ansammeln, wie eine Zelle altert.

Vor kurzem haben Forscher begonnen, sich zu Fragen, ob das freilegen der Erwachsenen Zellen von Yamanaka Proteine für Tage anstatt Wochen auslösen könnte dieser Jugendlichen schwanken, ohne eine voll-auf Pluripotenz. In der Tat, Forscher am Salk Institut für Biologische Studien gefunden, in 2016, in dem Sie kurz auszudrücken, die vier Yamanaka-Faktoren in Mäusen mit einer form von vorzeitiger Alterung verlängert die Tiere “ Lebensdauer von über 20%. Aber es war nicht klar, ob dieser Ansatz würde arbeiten in den Menschen.

Sarkar und Sebastiano fragte sich, ob die alte menschliche Zellen reagieren würden in einer ähnlichen fashion, und ob die Antwort beschränkt sich auf einige wenige Zelltypen oder verallgemeinerbare für viele Gewebe. Sie entwickelte eine Methode zur Verwendung von genetischen material namens boten-RNA vorübergehend express sechs Umprogrammierung Faktoren—die vier Yamanaka-Faktoren, plus zwei zusätzliche Proteine in menschliche Haut-und blutgefäßzellen. Messenger-RNA schnell abbaut in den Zellen, so dass die Forscher eine starke Kontrolle über die Dauer des Signals.

Die Forscher verglichen dann die gen-Expressionsmuster der behandelten Zellen und kontrollzellen, beide erzielt von älteren Erwachsenen, mit denen der unbehandelten Zellen von jüngeren Menschen. Sie fanden, dass Zellen von älteren Menschen zeigten Anzeichen der Hautalterung Umkehr nach nur vier Tagen der Exposition gegenüber der Umprogrammierung Faktoren. In der Erwägung, dass die unbehandelten älteren Zellen exprimiert höheren Ebenen der Gene, die mit bekannten aging-Wege, behandelt älteren Zellen mehr ähnelte jüngeren Zellen in Ihrem Muster der gen-expression.

Wenn die Forscher untersucht die Muster des Alterns-assoziierten chemischen tags genannt methyl-Gruppen, die dienen als ein Indikator für eine Zelle ist das chronologische Alter, fanden Sie, dass die behandelten Zellen erschien etwa 1½ bis 3½ Jahre jünger im Durchschnitt als die unbehandelten Zellen von älteren Menschen, mit Gipfeln von 3½ Jahren (in der Haut-Zellen) und 7 ½ Jahren (in den Zellen, die Blutgefäße).

Vergleich der Kennzeichen des Alterns

Neben Sie verglichen mehrere Kennzeichen des Alterns, einschließlich, wie die Zellen Sinn Nährstoffen, verbindungen verstoffwechseln, um Energie zu erzeugen und zu entsorgen zellulären Müll—Zellen unter, die von den Jungen Menschen behandelt, die Zellen von alten Menschen und unbehandelten Zellen von alten Menschen.

„Wir sahen eine dramatische Verjüngung über alle Markenzeichen, sondern ein in all die Zelltypen getestet,“ sagte Sebastiano. „Aber unsere Letzte und wichtigste experiment wurde durchgeführt auf Muskel-Stammzellen. Obwohl Sie natürlich ausgestattet mit der Fähigkeit, sich selbst zu erneuern, diese Fähigkeit schwindet mit dem Alter. Wir haben uns gefragt, Können wir auch verjüngen Stammzellen und haben eine langfristige Wirkung?“

Wenn die Forscher transplantierten alte Maus, Muskel-Stammzellen behandelt worden waren, wieder in älteren Mäusen, die Tiere wieder die Muskelkraft der jüngeren Mäuse, fanden Sie.

Schließlich werden die Forscher isolierten Zellen aus dem Knorpel von Menschen mit und ohne Arthrose. Sie fanden, dass die temporäre Exposition der arthrotischen Zellen für die Reprogrammierung von Faktoren reduziert die Sekretion von entzündlichen Molekülen und verbessert die zellteilungsfähigkeit und Funktion.

Die Forscher sind nun die Optimierung der Systemsteuerung von reprogrammierungs-Proteine benötigt, um zu verjüngen menschlichen Zellen und untersuchen die Möglichkeit der Behandlung von Zellen oder Geweben, ohne Sie zu entfernen aus dem Körper.