Espanjalaiset tutkijat ovat havainneet, että kun hiiriä suunnitellaan geneettisesti, telomeerien pituus soluissa kasvaa. Tämä antaa heille mahdollisuuden pidentää elämäänsä, on kuitenkin syytä siirtyä temppuihin, jotta todellinen hirviö ei ilmesty valkoiseen valoon. "Lenta.ru" kertoo vaarallisesta menetelmästä ikääntyneiden solujen uudistamisessa.
Telomeerit ovat kromosomien päitä, jotka muodostuvat toistamalla DNA-osia, jotka koostuvat kuudesta nukleotidista (TTAGGG). Huolimatta näennäisestä hyödyttömyydestään, he suorittavat erittäin tärkeän tehtävän. Tosiasia on, että kun solut jakautuvat, kromosomit alkavat kopioida, mutta tämä prosessi ei kulje heille jäljettä. Uusissa kromosomeissa päät ovat aina hieman lyhyemmät kuin vanhemmissa. Telomeerit toimivat suojakorkeina, koska ne eivät sisällä tärkeitä geneettisiä tietoja.
Kullakin solupolvella telomeerejä kuitenkin lyhennetään yhä enemmän, kunnes tapahtuu kriittinen hetki, nimeltään Hayflick-raja. Tämän rajan saavutetut solut eivät enää jakaudu ja kuole.
Jotkut solut (varsi, sukupuoli ja jotkut muut) pystyvät pidentämään telomeeriensä pituutta. Tämä johtuu entsyymistä, nimeltään endogeeninen telomeraasi. Se lisää saman TTAGGG-fragmentin kromosomien loppuun, ja jos lisäät sen määrää soluissa, ne voivat jakaa määräämättömästi, ylittäen Hayflick-rajan.
Myös aikuisen kehon kantasolut ikääntyvät vähitellen, koska telomeraasia ei tuoteta niissä kovinkaan paljon. Riittää kuitenkin, että elävät organismit ovat olemassa useita vuosia, parantaen haavojaan uudestaan ja uudestaan.
Kun biologinen kudos vaurioituu, sen uudistumisprosessit käynnistetään. Kantasolut jakautuvat normaaliksi somaattisiksi (kehon) soluiksi. Tällaiset”jälkeläiset” eivät vain menetä pluripotenssia, toisin sanoen kykyä muuttaa (eriytyä), vaan myös menettävät kykyn syntetisoida telomeraasi. Siksi elin sallii vain tiettyjen soluryhmien jakautumisen määräämättömäksi ajaksi, koska muuten syöpäkasvainten riski kasvaa monipuolisesti.
Alkion kantasolut
Mainosvideo:
Kuva: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Mikä muuttaa kantasolut normaaleiksi? Vaikka samoja geenejä löytyy kehon kaikista soluista, jotkut niistä voidaan sammuttaa tietyntyyppisissä kudoksissa. Esimerkiksi aivojen hermokudoksissa, joiden läpi sähköiset impulsit kulkevat, yksi geenijoukko toimii, ja Langerhansin saarekkeilla, jotka ovat haimassa ja tuottavat insuliinia, toisen. Epigeneettisistä tekijöistä koostuva korkeamman tason järjestelmä - molekyylit, jotka kiinnittyvät DNA: han ja säätelevät sen toimintoja - kytkevät geenit päälle ja pois. Koko tuplaheliksiin liittyvä tekijäjoukko muodostaa epigeenin, ja luonnollisesti se on erilainen kunkin tyyppisissä kudoksissa.
Tästä seuraa looginen johtopäätös: Jotta solu muuttuu takaisin kantasoluksi, sinun on vaihdettava se epigenomilla, toisin sanoen, ohjelmoitava se uudelleen. Tämä voidaan saavuttaa tuomalla käyttöön neljä erityistä yhdistettä, nimeltään Yamanaka-tekijät (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 ja c-Myc). Ne osallistuvat myös epigeneettiseen säätelyyn ylläpitäen solujen kykyä erottua. Niitä käytti ensimmäisen kerran vuonna 2006 japanilainen tutkija Shinya Yamanaka, joka pystyi muuttamaan fibroblastit indusoiduiksi kantasoluiksi (iPS-soluiksi). Tätä varten tutkija sai vuonna 2012 Nobel-palkinnon.
Yamanaka todella nuorensi yksittäisiä soluja ohjelmoimalla ne uudelleen epigeneettiseen tasoon ja aloittamalla erilaistumisprosessin. Herää kysymys: onko mahdollista tehdä sama koko organismilla, ainakin hiirellä? Ongelmana on, että tekemällä näin rikkomme yleissopimuksen "kantasoluja ei pitäisi olla paljon", koska kuten jo mainittiin, syöpäriski kasvaa. Lisäksi ei ole mitään järkeä muuttaa elimiä ja kudoksia homogeenisten iPS-solujen kohoumiksi - keho yksinkertaisesti kuolee. Toinen komplikaatio on, että indusoidut kantasolut voivat kehittyä spontaanisti teratoomiksi (muinaiskreikkalaisesta τέρατος - "hirviöstä") - kasvaimiksi, jotka ovat alikehittyneiden elinten muodossa, kuten hampaat, silmät tai jopa aivot.
Kuitenkin kävi ilmi, että on täysin mahdollista välttää kasvaimia. Joten, et voi muuttaa somaattisia soluja kantasoluiksi, estämällä niiden toimivuutta, vaan aktivoi vain hetkellisesti Yamanaka-tekijät kudosten hiukan nuorentamiseksi. Tätä varten tutkijat ovat luoneet siirtogeenisiä hiiriä, lisäämällä DNA: hon kasetin, jolla on sarja peräkkäisiä geenejä, jotka koodaavat OSKM: ää. Kasetti, jota kutsutaan monistristroniseksi kasetiksi (cistroni on sama kuin geeni), käynnistyy puolisynteettisen antibiootin doksisykliinin läsnä ollessa. Siten tuotetaan Yamanaka-tekijät. Ilman antibioottia ohjelmointi lopetetaan.
Telomeraasi (vihreät pisteet) GM-hiirten haimassa
Kuva: Maria A. Blasco / CNIO
Espanjalaiset tutkijat, tutkiessaan telomeerien muutoksia ohjelmoiduissa hiirissä, päättivät olla monimutkaistamatta tehtävää. Heidän tarkoituksiinsa se riitti aktivoimaan monistristronisen kasetin ja jäljittämään, mitä tapahtuu kromosomien päille. Teratoomien ja dysplasioiden esiintyminen eläinkudoksissa osoitti uudelleenohjelmoinnin onnistuneen.
Tutkijat ovat havainneet, että kun somaattiset solut muuttuvat varsi-telomeereiksi, ne pidentyvät. Tämä on loogista, kun otetaan huomioon, että iPS-solut voivat jakaa toistaiseksi. Lisäksi tutkijat ovat todenneet, että telomeraasilla on tärkeä rooli tässä.
Tähän asti geneetikoilla ei ole todisteita siitä, että on mahdollista indusoida endogeeninen telomeraasi aikuisissa organismeissa käyttämällä epigeneettisiä tekijöitä. Mutta juuri niin tapahtuu. Yamanaka-tekijät näyttävät vaihtavan geenikaskadeja, aktivoiden lopulta telomeeria pidentävän entsyymin.
Syöpäsolut HeLa
Kuva: Public Domain / Wikimedia
Samanlainen prosessi liittyy somaattisten solujen uudelleenohjelmoinnin lisäksi myös niiden pahanlaatuisuuteen. Syöpäsoluilla on paljon yhteistä kantasoluilla. Hän voi jakaa toistaiseksi. Tunnetuin esimerkki on "kuolemattomat" HeLa-solut. Ne eristettiin vuonna 1951 samana vuonna kuolleen potilaan Henrietta Lacksin kohdunkaulan kasvaimesta, ja niitä käytetään edelleen lukuisissa kokeissa.
Syöpäsolut ovat olennaisesti myös uudelleen ohjelmoituja somaattisia soluja. Tutkijoiden mukaan samanlaisia muutoksia tapahtuu myös telomeereissä. Siksi tutkimukset iPS-soluilla paljastavat yksityiskohdat molekyyliprosesseista, jotka tapahtuvat kasvainten muodostumisen aikana.
Alexander Enikeev