Обратная связь 8 (800) 080 71 20

Старение кроветворных стволовых клеток

Старение кроветворных стволовых клеток

На какие процессы влияет старение кроветворных стволовых клеток? Почему способность клеток обновляться не препятствует старению? Какие направления прикладных исследований в этой области являются приоритетными? Об этом рассказывает профессор Европейского института проблем биологии старения Джеральд де Хаан.

Кроветворные стволовые клетки, как и все стволовые клетки, определяются способностью к обновлению. Но самообновление несовместимо со старением: если клетка обновляется, это значит, что она не стареет. Но мы знаем, что функционирование стволовых клеток все же ухудшается в процессе старения. Это начали осознавать в 1980-е годы, когда впервые был проведен эксперимент, в ходе которого мыши сначала пересаживались стволовые клетки, затем ее стволовые клетки пересаживали уже другой мыши, потом следующей мыши и так далее. Эксперимент по серийной трансплантации стволовых клеток стал историческим событием. Он показал, что со временем эти клетки работают все хуже и хуже. Очень сложно изучать старение на примере людей: нельзя (в особенности были сложности во время первых опытов в 80-е) очистить стволовые клетки человека, пересадить их и наблюдать in vivo (в живом организме), поскольку эксперименты на людях, разумеется, запрещены. Большинство исторически важных экспериментов делались на мышах, и эти эксперименты показали, что стволовые клетки стареют. Изначально они были просто описательными. Были описаны примеры множества мутировавших мышей, в чьих фенотипах присутствовали состарившиеся стволовые клетки, например мышей с нехваткой фермента теломераза. Такие мыши не могли поддерживать длину теломер и демонстрировали сильный фенотип стареющих стволовых клеток. Любые мутации, которые влияют на цельность генома, оказывают влияние на старение стволовых клеток.

Что касается прикладных исследований, важным аспектом являются инструменты для получения чистых культур стволовых клеток. Также важно удостовериться, что эти клетки можно каким-либо образом заставить обновляться. И если их способность к самообновлению изменяется, ухудшается из-за старения, то можно представить (хотя это кажется сложной и захватывающей задачей), что те клетки, которые утратили активность, можно принудить к новой активности, «омолодить» их. Есть много исследований, в которых делаются попытки сделать из старых стволовых клеток молодые. Это очень сложно, и пока это все находится на стадии эксперимента. Но в зависимости от ответа на вопрос, почему стареют стволовые клетки, каков механизм старения, можно представить, что некоторые из этих фенотипов старения обратимы и их можно изменить. Очень сложно сказать, как это в конечном счете может быть доступно людям, будет ли возможность трансплантации костного мозга для производства кровяных клеток у пожилых людей. Но я думаю, что в будущем развитие биологии стволовых клеток в целом позволит решать такие задачи: будет возможно восстанавливать ткани, которые были потеряны вследствие процессов старения, в конце концов, и у человека.

Мы предполагаем, что есть две гипотезы о том, почему стареют стволовые клетки. В соответствии с первой это происходит из-за накапливания повреждений ДНК: каждый раз деление клетки умножает ошибки ДНК. Таким образом, если стволовая клетка делится очень часто, это, скорее всего, означает, что в ней накопилось много ошибок ДНК. Это подтверждается тем, что есть мыши с недостатком ферментов для репарации ДНК, и они, как правило, обладают фенотипом старения. Примером этого является уменьшение теломеров, концов хромосом, которые уменьшаются с каждой репликацией. Мыши, у которых есть сложности с тем, чтобы сохранять теломеры, также обладают сильным фенотипом старения стволовых клеток. Но есть также другие механизмы, которые потенциально могли бы играть роль в этом процессе. Есть вероятность, что эпигенетические модификации гистонов, которые очень строго контролируются, когда клетка еще молодая, каким-то образом меняются в период деления клетки. В частности, после многих делений получится много таких эпигенетических отметок, которые постепенно меняются, и в результате стволовые клетки каким-то образом теряют свои особенности.

postnauka.ru

25.03.2016
просмотров 1220