Биология старения. Обзор за апрель 2019.

МЕНЮ


Искусственный интеллект. Новости
Поиск
Регистрация на сайте
Сбор средств на аренду сервера для ai-news

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация




RSS


RSS новости

Новостная лента форума ailab.ru


В данном разделе мы рассматриваем открытия в области различных процессов старения, а также прогресс в развитии методов воздействия на них с целью радикального продления жизни человека.

Мы фокусируемся на фундаментальных исследованиях, посвященных механизмам старения, обозреваем успехи применения потенциальных антиэйджинговых терапий и технологий на модельных организмах и человеке, следим за деятельностью сообществ и компаний, целью которых является замедлить старение и продлить продолжительность жизни человека. Нас также интересуют методы профилактики и поворота вспять биологического старения, что напрямую связано с предотвращением развития возраст-зависимых заболеваний.

Сенесценция: создан атлас секретома сенесцентных клеток (SASP).

Разные факторы такие как укорочение теломер, оксидативный стресс, активация некоторых онкогенов, прием определенных препаратов могут вызвать сенесценцию (репликативное старение клеток), что отчасти объясняет их гетерогенность. Однако, масштаб вариативности SASP разных сенесцентных клеток до сих пор не был оценен в полной мере. В результате нового исследования ученые создали базу интерактивного атласа секретома сенесцентных клеток (sSASPs) в зависимости от их типа и причины сенесценции. Вместе с тем был проведен протеомный анализ экзосом сенесцентных клеток (eSASP), который в значительной мере отличается от sSASPs.

Ученые проанализировали протеом сенесцентных клеток и их экзосом, вызвав сенесценцию одним из трех путей на культуре человеческих фибробластов легких и эпителиальных клеток почек. В качестве трех индукторов сенесценции выступили рентгеновское облучение, повышенная экспрессия Ras (онкогены) и применение ингибитора протеазы Атазанавира (антиретровирусный препарат). В дополнение к выявлению специфичных маркеров сенесценции того или иного вида клеток и типа индуктора сенесценции, исследователи также проанализировали общую протеомную составляющую сенесценции. Было показано, что экспрессия белков внеклеточного матрикса и цитоскелета, интегрины, а также белки путей, участвующих в нейродегенерации, апоптозе, ROS (активных форм кислорода), метаболизме, регулируемом онкосупрессором р53, повышена в сенесцентных клетках вне зависимости от индуктора сенесценции. Далее были выделены всего три белка, концентрация которых значительно повышена при сенесценции – цитокин (CXCL1), протеиназа внеклеточного матрикса (MMP1) и гормон, регулирующий уровень кальция и фосфора в организме (STC1). Соответственно их можно использовать как общие маркеры сенесценции. Анализ сенесцентных клеток двух типов клеток также помог выделить специфичные маркеры сенесценции. В целом секретом сенесцентных клеток характеризуется повышенной концентрацией биомаркеров старения и ВЗЗ, таких как маркер сердечно-сосудистых заболеваний GDF15 и SERPINs (ингибиторы протеаз).

Несомненно, это исследование приближает нас к более полному представлению о сенесцентных клетках, их гетерогенности и общих чертах, что позволит разработать более точечные интервенции для их удаления в зависимости от типа клеток и причины сенесценции.

Научная статья

Сенесценция: влияние на межклеточный матрикс.

С возрастом происходит как увеличение числа сенесцентных клеток так и снижение объема межклеточного матрикса в частности в дермальном слое кожи. Как первое влияет на второе до сих пор не было понятно. В новом исследовании ученые решили прояснить связь между сенесценцией и нарушениями межклеточного матрикса на примере сокультуры двух клеток, разделенных полупроницаемой мембраной – сенесцентных и молодых дермальных фибробластов.

Было показано, что экспрессия коллагена (COL1A1) и эластина значительно снизилась, а экспрессия матриксной металлопротеиназы (MMP1) значительно повысилась в молодых фибробластах под воздействием сенесцентных клеток. Учитывая, что молодые и сенесцентные клетки были физически разделены между собой мембраной, данный эффект, по-видимому, был достигнут за счет влияния факторов SASP, секретируемых сенесцентными фибробластами. Далее ученые решили определить, какие конкретно факторы SASP виновны в измененной экспрессии генов межклеточного матрикса молодых фибробластов. Было выделено несколько таких факторов, проведен их нокдаун в сенесцентных фибробластах (с помощью siRNA), и показано, что нокдаун комплементарного фактора D (CFD) значительно снизил экспрессию MMP1, но не повлиял на экспрессию коллагена и эластина в молодых фибробластах. Добавление CFD в культуру молодых клеток в отсутствие сенесцентных также привело к повышенной экспрессии MMP1, а нокдаун CFD в сенесцентных клетках снизил экспрессию CFD в них. Все эти результаты говорят о роли CFD как о ранее неизвестном факторе SASP сенесцентных дермальных фибробластов. Сравнив образцы клеток дермального слоя, взятых у пожилых (в возрасте 70 лет) и молодых (в возрасте 20 лет) людей, ученые подтвердили повышенную экспрессию CFD в старых фибробластах.

Таким образом, это исследование показало, что 1. сенесцентные клетки пагубно влияют на молодые, способствуя изменению экспрессии их генов, участвующих в формировании межклеточного матрикса; 2. CFD является одним из факторов SASP, подавление экспрессии которого может улучшить состояние межклеточного матрикса за счет подавления экспрессии MMP1; 3.CFD не является причиной сниженной экспрессии коллагена и эластина в молодых фибробластах под воздействием SASP – необходимы дополнительные исследования для выявления дополнительных факторов сенесценции.

Научная статья

Сенесценция: апдейт по проекту MMTP (major mouse testing program), успех применения сенолитиков для борьбы с инфарктом.

Продолжая разговор о гетерогенности сенесцентных клеток, стоит упомянуть о многостороннем подходе к борьбе с ними, когда вместо одного сенолитика предлагается применение коктейля из нескольких. Целью проекта MMTP, о котором мы писали в сентябре прошлого года, как раз и является проверка эффективности такого подхода на мышах. К сожалению, проект до сих пор на стадии рассмотрения регуляторными органами ЕС. Вместе с тем группа исследователей, ведущая данный проект, не теряла времени и провела ряд экспериментов на культуре клеток, применив коктейль из трёх сенолитиков. Ожидается, что результаты этих экспериментов будут опубликованы в ближайшем будущем. Как только результаты будут доступны, сообщим о ним нашим читателям.

В предыдущем обзоре мы писали о потенциале сенолитиков для восстановления регенеративной способности сердечной ткани. В новом исследовании было показано, что применение сенолитика навитокласка улучшает выживаемость мышей после инфаркта.

С возрастом сенесцентные клетки накапливаются в разных тканях, в том числе в сердечной ткани. Какова их роль в выживаемости и восстановлении после инфаркта, однако, остается неизвестным. Ученые решили это выяснить на модели старых мышей с инфарктом миокарда. Ранее было показано, что применение новитоклакса уменьшает степень фиброза и гипертрофию кардиомиоцитов старых мышей. В этом же исследовании было показано, что предварительное применение навитоклакса не только снижает экспрессию маркеров сенесценции в ткани сердца старых мышей после инфаркта, но и улучшает их выживаемость. Экспрессия медиаторов фиброза была понижена, а функциональность сердца улучшена благодаря использованию сенолитика. Авторы оговариваются, что неясным остается, какого именно типа сенесцентные клетки были удалены, вероятно, не только клетки сердца. Последующие исследования, в которых будут использованы сенолитики специфичные для тех или иных видов клеток должны прояснить, какие именно сенесцентные клетки необходимо удалять для наибольшего эффекта для борьбы с ССЗ.

Научная статья

Новостная статья

Конечные продукты гликирования: найден способ разбить некоторые из них.

В октябре прошлого года мы писали о роли конечных продуктов гликирования (AGEs) в старении. На тот момент не было известно о молекулах или интервенциях способных помочь избавиться от сформировавшихся AGEs поздней стадии (mature AGEs). Исследование, результаты которого были опубликованы в апреле этого года, указывает на существование фермента, способного справиться с двумя AGEs, N(e)-(карбоксиметил)лизина (CML) и N(e)-(карбоксиэтил)лизина (CEL). Образование этих AGEs происходит в результате реакции между е-аминогруппой лизина и глиоксаля (GO) и метилглиоксаля (MGO) соответственно. Про пагубное влияние GO и MGO на функции иммунных клеток вы можете почитать в нашем обзоре за январь-февраль.CEL и CML – основные лиганды рецепторов AGE (RAGE). Высокая концентрация первого наблюдается у пациентов с болезнью Альцгеймера, а второго связана с хронической почечной недостаточностью.

В результате исследования, проведенного учеными лаборатории Шпигеля при Йельском Университете (Spiegel Lab, Yale) и спонсируемого SENS Research Foundation, была выделена группа белков MnmC, участвующая в пути модификации транспортных РНК (tRNA) бактерий, способная эффективно расщеплять как CEL так и CML, но менее эффективно. Далее ученые проанализировали структуру фермента MnmC и путем структурного инжиниринга смогли создать более эффективные для расщепления CEL варианты фермента. Таким образом, наконец найден и усовершенствован фермент, позволяющий разбить два распространенных и пагубно влияющих на организм человека AGEs. Исследователи этой же лаборатории ранее также определили молекулу-кандидата для расщепления еще одного важного AGE – глюкозепана.

Научная статья

Новостная статья

Митохондрии: мутации и долголетие японцев.

В середине апреля был опубликован препринт статьи, авторы которой обнаружили одну из причин долгожительства японцев, принадлежавших к гаплогруппе D4a (гаплогруппа митохондриальной ДНК, которая на ряду с еще несколькими гаплогруппами мета-группы Dобладает выраженным фенотипом долгожительства и ПЖ >100 и >110 лет).

С возрастом происходит накопление мутаций, в частности делеций в митохондриальном геноме соматических клеток. В митохондриальной ДНК (mtDNA) присутствуют так называемые прямые нуклеотидные повторы (direct nucleotide repeats), также известные как неблагоприятные в старшем возрасте (Deleterious In Late Life, DILL). Именно они путем гибридизации друг с другом способствуют митохондриальным делециям. Сравнительный анализ млекопитающих показал, что чем больше число таких повторов, тем короче ПЖ вида. У людей накопление делеций mtDNA с возрастом связано с различными ВЗЗ, в том числе нейродегенерацией и саркопенией. Авторы новой работы выдвинули гипотезу о том, что пониженное число прямых повторов в mtDNA приводит к замедленному накоплению соматических делеций, что и обеспечивает долгожительство.

Было обнаружено, что у японцев гаплогруппы D4a присутствует точечная мутация в самом длинном прямом повторе митохондриального генома. Благодаря данной мутации у представителей этой гаплогруппы не было обнаружено соответствующей частой делеции в митохондриальном геноме, как было показано в результате анализа фронтальной коры двух пожилых японцев. Это говорит о том, что удивительное долгожительство представителей данной группы людей обусловлено мутацией, освобождающих их от соматических делеций и дисфункций митоходрий.

Авторы статьи предлагают использовать полученные знания следующим образом. Во-первых, носители такой гаплогруппы могут стать востребованными донорами при использовании метода цитоплазматической замены (метод ЭКО, когда ребенок получает митохондриальную ДНК от женщины-донора). Во-вторых, редактирование mtDNA для увеличения ПЖ, что, однако, пока невозможно из-за технических проблем, но вполне может быть разработано в будущем.

Научная статья

Новостная статья

Всё дело в генах: SIRT6 помогает справляться с поломкой ДНК долгоживущих видов животных.

С возрастом происходит накопление различных клеточных повреждений в том числе двухцепочечных разрывов ДНК (DSB). Подразумевается, что способность эффективно чинить такие поломки – определяющий фактор долгожительства. Ученые из Рочестерского университета (University of Rochester) решили проверить данную гипотезу, сравнив эффективность починки поломок ДНК 18 видов грызунов на примере их фибробластов. Максимальная ПЖ грызунов варьировалась от 4 лет (мышь, хомяк) до 32 лет (голый землекоп). В группу долгожителей (ПЖ>20 лет) также вошли канадский бобр, слепыш, североамериканский дикобраз и серая белка.

Было показано, что долгоживущие виды обладают более эффективными механизмами починки DSB. Для понимания, какие молекулярные механизмы за этим стоят, ученые сосредоточились на белке SIRT6, принадлежащему к семье белков сиртуинов, известных своими анти-эйджинговымии свойствами. Всего известно семь членов этой группы белков, однако именно SIRT6 является фактором починки DSB. Оказалось, что способность SIRT6 стимулировать починку DSB положительно коррелирует с максимальной ПЖ грызунов. Далее исследователи сравнили SIRT6 мыши и SIRT6 бобра как “слабого” и “сильного” представителей данного белка. Было показано, что разница в активности этих вариантов одного белка лежит в определенной части их последовательностей, а именно в 5 аминокислотах. Применение SIRT6 бобра на сенесцентных человеческих фибробластах с нокдауном человеческого SIRT6 привело к значительно меньшей сенесценции по сравнению с применением SIRT6 мыши. Также с помощью “сильного” варианта SIRT6 удалось значительно увеличить ПЖ мушки дрозофилы. Таким образом, эффективность починки DSB положительно коррелирует с ПЖ видов, что напрямую зависит от активности белка SIRT6. Фармакологические интервенции, направленные на модуляцию активности SIRT6, могут стать эффективным методом борьбы с поломками ДНК и увеличения ПЖ человека.

Научная статья

Новостная статья

Новостная статья

Стволовые клетки: успехи клинических испытаний и экспериментов на животных.

Успешно завершилось клиническое исследование I и II фазы для оценки безопасности и эффективности разных доз мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (BM-MSC) для лечения остеоартрита. В исследовании приняли участие 12 пациентов с поздней стадией остеоартрита колена возрастом от 45 до 65 лет, разбитых на 4 когорты, получавших инъекцию собственных BM-MSC разной концентрации (1, 10 или 50 миллионов клеток). Далее пациенты наблюдались вплоть до 24 месяцев после инъекции. В результате лечения серьезных побочных эффектов зафиксировано не было. Наблюдалось значительное улучшение симптомов, качества жизни, боли, жесткости и функциональности суставов спустя 12 месяцев после инъекции во всех группах, с более выраженными результатами в группе, получившей самую высокую концентрацию BM-MSC. Проанализировав различные биомаркеры, исследователи сделали вывод о пониженном уровне воспаления, однако, улучшений в морфологии хрящевой ткани и регенеративных эффектов терапии выявлено не было. Это, вероятно, связано с поздней стадией заболевания. Необходимы дальнейшие исследования с большей выборкой пациентов для подтверждения эффективности данной терапии. Вместе с тем показанная безопасность и эффективность всех доз BM-MSC, несомненно, радует.

Исследование

Новостная статья

А в исследовании на мышах было показано, что трансплантация 100 миллионов стволовых клеток костного мозга молодых особей старым увеличило максимальную продолжительность жизни (МПЖ) последних почти на 30%.

Главной особенностью данного эксперимента стало то, что омолаживающая терапия путем серии инъекций стволовых клеток была применена к настолько старым животным – к началу эксперимента около половины животных умерли от старости. Это соответствует 70-80 годам человеческого возраста. К этому возрасту пул стволовых клеток костного мозга сокращается в 10 раз. Также отличительными чертами исследования стали большое количество трансплантируемого материала, близкое родство доноров и реципиентов, а также отсутствие облучения и химиотерапии трансплантируемых клеток. Авторы отмечают: факт того, что с помощью стволовых клеток удалось значительно увеличить именно МПЖ, а не, например, среднюю ПЖ, говорит о том, что мишенью терапии выступил один из главных механизмов старения, и данный подход обещает быть эффективным для омолаживания людей. Действительно, истощение пула стволовых клеток – одна из отличительных черт (и, вероятно, драйверов) старения. Ожидаем появление большего количества клинических испытаний, целью которых является омоложение организма пожилых людей путем трансплантации стволовых клеток разного происхождения и способов хранения.

Научная статья

Ранее мы писали о способности везикул стволовых клеток, в том числе мезенхимальных стромальных клеток (MSC), воздействовать на сенесцентные клетки, омолаживая их. В новом исследовании было показано, что экзосомы MSC, взятые из ткани пуповины, предотвращают возраст-ассоциированную сердечную дисфункцию путем ингибирования сигнального пути NF-?B/TNF-? с помощью длинной некодирующей РНК (lncRNA) под названием MALAT1.

На модели мышей было показано, что экспрессия MALAT1 снижена в сердечной ткани старых мышей. Инъекция же экзосом снизила экспрессию воспалительного маркера TNF-? и маркера сенесценции р21. Нокдаун MALAT1 нивелировал положительный эффект экзосом, указывая на MALAT1 как на фактор “омоложения” клеток сердца. Используя перекись водорода как индуктор сенесценции, ученые обнаружили, что активность NF-?B повышена в сенесцентных кардиомиоцитах. А применение экзосом ингибировало активность NF-?B/TNF-?, нивелировало сенесценцию и способствовало пролиферации кардиомиоцитов. Таким образом, экзосомы MSC в целом и MALAT1 в частности могут стать одной из мишеней воздействия для улучшения функции сердца за счет нивелирования сенесценции.

Научная статья

Длинные некодирующие РНК: роль в поддержании молодости.

Омолаживающая роль длинных некодирующих РНК (lncRNA) также была показана в еще одном исследовании, результаты которого были опубликованы в середине апреля. На примере транскриптома клеток мышей было показано, что 62 lncRNA ассоциированы с молодым состоянием клеток, а одна из них, Gm14230, необходима для поддержания молодости клеток.

Сравнив транскриптом кардиомиоцитов и гепатоцитов молодых (1 и 7 дней после рождения) и взрослых (56 дней после рождения) мышей был выделен ряд lncRNA, экспрессия которых в 2 раза выше в молодых клетках по сравнению с клетками взрослых животных. Таких lncRNA было обнаружено 327 для гепатоцитов и 262 для кардиомиоцитов. Общих среди них оказалось 62, включая Gm14230. Нокдаун Gm14230 в клетках мышей привел к подавлению роста и изменению морфологии клеток, а также к экспрессии маркеров сенесценции. Далее было показано, что Gm14230 поддерживает молодое состояние клеток путем подавления экспрессии транскрипционного репрессора Tgif2. Ученые также обнаружили человеческий гомолог этой lncRNA. Остается подтвердить, сохранена ли роль Gm14230 как регулятора молодости клеток у человека. Если да, то, вероятно, повышая её экспрессию (или доставляя её, например, в составе экзосом) в клетках взрослого человека, можно будет отсрочить их сенесценцию.

Научная статья

Автор обзора: Лариса Шелоухова.

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации.


Источник: m.vk.com

Комментарии: