Ερευνητές μετέτρεψαν αιμοσφαίρια 80χρονου σε νεαρά νευρικά βλαστοκύτταρα!

Σύνοψη

• Επιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου της Βόννης μετέτρεψε απευθείας ώριμα αιμοσφαίρια ηλικιωμένου δότη σε νευρικά βλαστοκύτταρα, ρίχνοντας τη μοριακή τους ηλικία κάτω από τα 20 έτη.
• Οι ερευνητές παρέκαμψαν εντελώς το ενδιάμεσο στάδιο των πολυδύναμων βλαστοκυττάρων, επιτρέποντας στην κυτταρική αναζωογόνηση να εξελιχθεί σταδιακά σε βάθος 100 ημερών.
• Η παρατήρηση της σταδιακής επαναφοράς των επιγενετικών ρολογιών του DNA δημιουργεί ένα ιδανικό πειραματικό μοντέλο για τον έλεγχο ουσιών που επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τη γήρανση.
• Αν και δεν πρόκειται για θεραπεία που θα εφαρμοστεί άμεσα σε ασθενείς, τα ευρήματα ενισχύουν θεαματικά την έρευνα γύρω από τις νευροεκφυλιστικές παθήσεις, με αιχμή τη νόσο Αλτσχάιμερ.

Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους εξειδικευμένων κυττάρων, τα οποία προέρχονται από το ίδιο αρχικό γονιμοποιημένο ωάριο και μοιράζονται ακριβώς το ίδιο γενετικό υλικό. Κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής ανάπτυξης ενός οργανισμού, τα κύτταρα δεσμεύονται σε μια αυστηρή βιολογική πορεία, καθιστώντας θεωρητικά αδύνατη τη φυσική μετατροπή ενός κυττάρου δέρματος σε ηπατικό, ή ενός ερυθρού αιμοσφαιρίου σε νευρώνα. Τα σύγχρονα εργαστηριακά πρωτόκολλα έχουν επιτρέψει στους βιολόγους να υπερπηδήσουν αυτούς τους βιολογικούς περιορισμούς, καθοδηγώντας τον τεχνητό επαναπρογραμματισμό των ώριμων κυττάρων ώστε να υιοθετήσουν ριζικά διαφορετικές κυτταρικές ταυτότητες μέσω της στοχευμένης ενεργοποίησης συγκεκριμένων γονιδίων.

Η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης προχώρησε, ωστόσο, ένα βήμα παραπέρα από τον τυπικό επαναπρογραμματισμό, εστιάζοντας εκτενώς στο φαινόμενο της μοριακής αναζωογόνησης. Για να μετρήσουν με απόλυτη ακρίβεια τον βαθμό ηλικιακής υποχώρησης, οι επιστήμονες βασίστηκαν στα αποκαλούμενα επιγενετικά ρολόγια, τα οποία αξιολογούν τις χημικές τροποποιήσεις του DNA που συσσωρεύονται αναπόφευκτα καθώς μεγαλώνουμε. Αντί να αλλοιώνουν την ίδια την αλληλουχία του γενετικού κώδικα, αυτές οι επιγενετικές αλλαγές καθορίζουν απλώς τη συχνότητα και τον τρόπο με τον οποίο διαβάζονται οι γενετικές οδηγίες, προσφέροντας στους ειδικούς έναν εξαιρετικά αξιόπιστο δείκτη της πραγματικής βιολογικής ηλικίας των ιστών.

Τα αποτελέσματα της άμεσης μετατροπής υπήρξαν εντυπωσιακά επειδή το βιολογικό υλικό που αρχικά ανήκε σε έναν ηλικιωμένο ογδόντα ετών κατέληξε να επιδεικνύει επιγενετικές υπογραφές αντίστοιχες με εκείνες ενός εφήβου, αναστρέφοντας πρακτικά 60 χρόνια κυτταρικής φθοράς. Το πιο ενδιαφέρον ίσως στοιχείο της νέας μελέτης αφορά τον ρυθμό με τον οποίο επετεύχθη η επιγενετική αναστροφή, καταδεικνύοντας έναν εντελώς διαφορετικό δρόμο σε σχέση με προηγούμενες ιατρικές προσεγγίσεις. Στις παραδοσιακές προσπάθειες επαναπρογραμματισμού, οι βιολόγοι μετέτρεπαν αρχικά τα ενήλικα κύτταρα σε επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs), μια τακτική που προκαλεί τόσο γρήγορη, σχεδόν βίαιη αναζωογόνηση, ώστε καθίσταται πρακτικά αδύνατη η λεπτομερής παρακολούθηση των ακριβών μοριακών μηχανισμών που λαμβάνουν χώρα στο ενδιάμεσο.

Αντιθέτως, παρακάμπτοντας εντελώς το στάδιο της πολυδυναμίας, η άμεση μετατροπή των πρόδρομων αιμοσφαιρίων κατευθείαν σε νευρικά βλαστοκύτταρα εξελίχθηκε με πολύ βραδύτερο ρυθμό. Οι ερευνητές βρέθηκαν μπροστά σε ένα απρόσμενο πλεονέκτημα, έχοντας την ευκαιρία να μελετούν τη σταδιακή μείωση της μοριακής ηλικίας για ένα διάστημα που ξεπέρασε τις εκατό ημέρες. Παρατηρώντας τη βιολογική αλλαγή να εκτυλίσσεται κυριολεκτικά μπροστά στα μάτια τους, αντί να βλέπουν μόνο το τελικό αποτέλεσμα μιας στιγμιαίας μετατροπής, συγκέντρωσαν πρωτοφανή δεδομένα για τη συμπεριφορά των επιγενετικών ρολογιών.

Αυτή η παρατεταμένη χρονική περίοδος δημιουργεί ένα ασύγκριτο πειραματικό μοντέλο για την εις βάθος κατανόηση της βιολογικής γήρανσης, παρέχοντας τον απαραίτητο χρόνο ώστε οι βιολόγοι να ελέγχουν ποιες ακριβώς χημικές ενώσεις ή νέες φαρμακευτικές ουσίες μπορούν να επιταχύνουν, να σταματήσουν, ή να επιβραδύνουν την ανάκτηση της νεανικότητας των κυττάρων. Οι επιπτώσεις της έρευνας αφορούν άμεσα τη νευροβιολογία και την παγκόσμια προσπάθεια αντιμετώπισης σοβαρών νευροεκφυλιστικών παθήσεων, με δεδομένο ότι η ηλικία αποτελεί τον ισχυρότερο γνωστό παράγοντα κινδύνου για την εκδήλωση της νόσου Αλτσχάιμερ, του Πάρκινσον και συναφών διαταραχών του κεντρικού νευρικού συστήματος. Δημιουργώντας ένα σταθερό εργαστηριακό περιβάλλον για τη μελέτη των υγιών νευρώνων, οι νευρολόγοι αποκτούν πλέον ισχυρά εργαλεία για την αποκρυπτογράφηση των πολύ πρώιμων σταδίων του νευρικού εκφυλισμού, πολύ πριν εμφανιστούν τα πρώτα συμπτώματα νοητικής έκπτωσης στους ασθενείς.