Ученые сообщают в Nature, что они обнаружили новый и неожиданный молекулярный переключатель, который может стать ключом к замедлению некоторых разрушительных последствий старения, поскольку он вызывает старение стволовых клеток крови.
Ожидается, что исследование поможет в поиске терапевтических стратегий для замедления или обращения вспять процесса старения и, возможно, омоложения этих критически важных стволовых клеток (называемых гемопоэтическими стволовыми клетками или HSC), говорят ученые из Медицинского центра детской больницы Цинциннати и Университета им. Ульм в Германии, которые проводили исследование.
Опубликовано онлайн, октябрь. 20, исследование основано на более ранних исследованиях той же научной группы, которая в 2012 году сообщила, что они могут сделать стареющие HSC у лабораторных мышей функционально моложе.
Правильно функционирующие HSC, которые образуются в костном мозге, жизненно важны для непрерывного производства различных типов клеток крови, которые позволяют иммунной системе бороться с инфекциями. Клетки также важны для регенерации других важных клеток организма.
"Хотя существует большое количество данных, показывающих, что функция стволовых клеток крови снижается во время старения, молекулярные процессы, вызывающие это, остаются в значительной степени неизвестными. Это предотвращает рациональные подходы к замедлению старения стволовых клеток," сказал Хартмут Гейгер, доктор философии, старший исследователь и научный сотрудник Детского центра Цинциннати и Ульмского университета. "Это исследование значительно приближает нас к этой цели благодаря новым открытиям, которые показывают, что четкое переключение молекулярного пути очень важно для процесса старения."
Этот путь называется сигнальным путем Wnt и является очень важной частью базовой биологии клетки, которая регулирует коммуникации и взаимодействия между клетками животных и людей. Нарушения этого пути связаны с проблемами образования и развития тканей, а также с различными заболеваниями.
Анализируя мышиные модели и HSC в лабораторных культурах, ученые наблюдали в стареющих клетках, что нормальный паттерн передачи сигналов Wnt (называемый в науке каноническим) переключился на атипичный режим активности (так называемый неканонический). Они также заметили, что переход от канонической к неканонической передаче сигналов был вызван резким увеличением экспрессии белка в старых HSC, называемых Wnt5a.
Когда исследователи решили проверить это наблюдение, намеренно увеличив экспрессию Wnt5 в молодых HSC, клетки начали проявлять характеристики старения.
Интересно, что резкое увеличение Wnt5a в старых HSC активировало другой белок, называемый Cdc42, который оказался критически важным для старения стволовых клеток. Cdc42 – это тот же белок, на который ученые нацелились в своем исследовании 2012 года. В этом исследовании авторы показали, что фармакологическое ингибирование Cdc42 обращает вспять процесс старения и омолаживает HSC, чтобы они были функционально моложе.
Исследователи решили, что для текущего исследования они проведут эксперименты, чтобы увидеть, как блокирование Wnt5a повлияет на старение HSC. Для этого они удалили Wnt5a из HSC мышей. Они также вывели мышей, у которых отсутствовали две функционирующие копии гена Wnt5a, которые, по сути, блокировали функцию белка в HSC этих животных. Удаление Wnt5 из клеток функционально омолаживало HSCs. У мышей, выведенных с отсутствием двух функционирующих копий гена Wnt5a, животные демонстрировали замедленный процесс старения в кроветворных стволовых клетках.
Хотя исследование значительно расширяет то, что известно о молекулярных причинах старения HSC, авторы подчеркнули, что необходимы дополнительные исследования, прежде чем узнать, как результаты могут стать терапевтически значимыми для людей.
Во-первых, исследователям необходимо определить, запускается ли повышенная экспрессия Wnt5a изнутри или вне стволовых клеток крови. Кроме того, поиск или разработка фармакологического агента, способного блокировать Wnt5a, может быть трудным из-за того, как функционирует белок.
Тем не менее, отслеживая причины старения HSC до неожиданного молекулярного переключения в фундаментально важном пути, таком как путь Wnt, Гейгер сказал, что исследователи приблизили науку к пониманию важной части старения. В конечном итоге ученые надеются, что их работа приведет к стратегиям, которые помогут пожилым людям укрепить их иммунную систему, бороться с болезнями и повысить общую жизнеспособность.