Μια τυχαία συζήτηση ανάμεσα σε δύο μεταπτυχιακούς φοιτητές της Mayo Clinic ήταν αρκετή για να πυροδοτήσει μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της βιοϊατρικής. Αυτό που ξεκίνησε ως μια αυθόρμητη σκέψη στους διαδρόμους του πανεπιστημίου, εξελίχθηκε σε μια καινοτόμο μέθοδο εντοπισμού των λεγόμενων «κυττάρων ζόμπι», ανοίγοντας νέους δρόμους για την κατανόηση της γήρανσης και την ανάπτυξη μελλοντικών θεραπειών.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Aging Cell, περιγράφει πώς μια νέα τεχνολογία που βασίζεται στο συνθετικό DNA μπορεί να λειτουργήσει ως «λαγωνικό» για τον εντοπισμό των γηρασμένων κυττάρων μέσα στους ζωντανούς ιστούς.
Ο αόρατος εχθρός: Τα κύτταρα ζόμπι
Στο επίκεντρο της γήρανσης και πολλών ασθενειών που σχετίζονται με αυτήν, όπως ο καρκίνος και η νόσος Αλτσχάιμερ, βρίσκονται τα γηρασμένα κύτταρα. Πρόκειται για κύτταρα που έχουν σταματήσει να διαιρούνται, αλλά αρνούνται να πεθάνουν και να απομακρυνθούν από τον οργανισμό, όπως κάνουν τα φυσιολογικά κύτταρα. Αντίθετα, παραμένουν στη θέση τους και συσσωρεύονται, εκκρίνοντας χημικές ουσίες που προκαλούν φλεγμονές και βλάπτουν τους γειτονικούς υγιείς ιστούς, εξ ου και το προσωνύμιο «κύτταρα ζόμπι».
Η επιστημονική κοινότητα γνωρίζει εδώ και καιρό ότι η εξάλειψη αυτών των κυττάρων θα μπορούσε να αποτελέσει κλειδί για τη θεραπεία πλήθους ασθενειών. Ωστόσο, υπήρχε πάντα ένα σημαντικό εμπόδιο: ο εντοπισμός τους. Μέχρι σήμερα, ήταν εξαιρετικά δύσκολο να διακρίνει κανείς τα γηρασμένα κύτταρα μέσα σε έναν ζωντανό οργανισμό χωρίς να διαταράξει τα υγιή κύτταρα που τα περιβάλλουν. Εδώ ακριβώς έρχεται να δώσει λύση η καινοτομία των ερευνητών της Mayo Clinic.
Όταν η περιέργεια συναντά την επιστήμη
Η ιστορία πίσω από την ανακάλυψη θυμίζει περισσότερο σενάριο ταινίας παρά τυπική εργαστηριακή ρουτίνα. Όλα ξεκίνησαν όταν ο Keenan Pearson, διδακτορικός φοιτητής τότε στη Σχολή Βιοϊατρικών Επιστημών της Mayo Clinic, είχε μια χαλαρή συζήτηση με τη συμφοιτήτριά του, Sarah Jachim.
Ο Pearson εργαζόταν πάνω στα απταμερή, μικροσκοπικά τμήματα συνθετικού DNA που μπορούν να διπλώνουν σε τρισδιάστατα σχήματα και να προσκολλώνται σε πρωτεΐνες, με στόχο τη χρήση τους σε νευροεκφυλιστικές νόσους. Από την άλλη, η Jachim μελετούσε τα γηρασμένα κύτταρα στο εργαστήριο του ερευνητή Nathan LeBrasseur. Όταν οι δρόμοι τους διασταυρώθηκαν σε μια επιστημονική συνάντηση, ο Pearson αναρωτήθηκε φωναχτά: «Θα μπορούσαν τα απταμερή να προσαρμοστούν ώστε να ανιχνεύουν τα γηρασμένα κύτταρα;».
Η ιδέα φάνηκε αρχικά παράτολμη. Ακόμη και ο μέντορας του Pearson, ο βιοχημικός Jim Maher, παραδέχτηκε αργότερα ότι αρχικά θεώρησε τη σκέψη «τρελή», αλλά άξια διερεύνησης. Η υποστήριξη των καθηγητών ήταν καθοριστική. «Αγαπήσαμε το γεγονός ότι ήταν ιδέα των φοιτητών και αποτελούσε μια πραγματική συνέργεια δύο διαφορετικών ερευνητικών πεδίων», δήλωσε ο Δρ. Maher.
Η τεχνολογία πίσω από την ανακάλυψη
Η ερευνητική ομάδα ξεκίνησε ένα τιτάνιο έργο. Χρησιμοποίησαν μια «βιβλιοθήκη» με περισσότερες από 100 τρισεκατομμύρια τυχαίες αλληλουχίες DNA. Μέσα από μια διαδικασία φυσικής επιλογής στο εργαστήριο, προσπάθησαν να δουν ποιες από αυτές τις αλληλουχίες (τα απταμερή) θα μπορούσαν να αναγνωρίσουν και να προσκολληθούν στην επιφάνεια των γηρασμένων κυττάρων σε ποντίκια.
Η προσέγγιση αυτή απέδωσε καρπούς. Η ομάδα εντόπισε συγκεκριμένα απταμερή που λειτουργούσαν ως «ετικέτες», μαρκάροντας με ακρίβεια τα κύτταρα ζόμπι. Το πιο εντυπωσιακό στοιχείο της έρευνας ήταν ότι τα απταμερή προσκολλήθηκαν σε μια παραλλαγή της πρωτεΐνης φιμπρονεκτίνη στην επιφάνεια των κυττάρων. Αν και ο ρόλος αυτής της παραλλαγής στη διαδικασία της γήρανσης παραμένει ακόμη άγνωστος, η ανακάλυψη υποδεικνύει ότι τα απταμερή μπορούν να αποκαλύψουν μοναδικά χαρακτηριστικά των γηρασμένων κυττάρων που μέχρι τώρα μας διέφευγαν.
Γιατί είναι σημαντική αυτή η εξέλιξη
Η χρήση απταμερών προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους, όπως τα αντισώματα. Είναι φθηνότερα στην παραγωγή, πιο ευέλικτα και μικρότερα σε μέγεθος, γεγονός που τους επιτρέπει να διεισδύουν ευκολότερα στους ιστούς.
Όπως επισημαίνει ο Δρ. Pearson, ο οποίος είναι πλέον ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, η επιτυχία του πειράματος στα ποντίκια αποτελεί απλώς το πρώτο βήμα. «Η προσέγγιση αυτή καθιέρωσε την αρχή ότι τα απταμερή είναι μια τεχνολογία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάκριση των γηρασμένων κυττάρων από τα υγιή», αναφέρει ο Δρ. Maher.
Το επόμενο μεγάλο στοίχημα είναι η εφαρμογή της μεθόδου σε ανθρώπινους ιστούς. Εάν τα αποτελέσματα επαληθευτούν στον άνθρωπο, οι δυνατότητες είναι τεράστιες. Τα απταμερή θα μπορούσαν στο μέλλον να μην χρησιμοποιούνται μόνο για τον εντοπισμό των κυττάρων ζόμπι, αλλά και ως οχήματα μεταφοράς φαρμάκων. Φανταστείτε μια θεραπεία που στοχεύει αποκλειστικά τα «χαλασμένα» κύτταρα, απελευθερώνοντας το φάρμακο μόνο εκεί που χρειάζεται, χωρίς να επιβαρύνει τον υπόλοιπο οργανισμό.
