Устранение признаков старения путем частичного перепрограммирования in vivo

Разработчики

Алехандро Окампо, Прадип Редди, Педро Гильен, Хуан Карлос Испизуа Бельмонте и др.

Описание технологии

Технология направлена на устранение маркеров старения и связанных со старением признаков путем частичного перепрограммирования клеток in vivo. Старение является основным фактором риска для многих заболеваний человека. Исследования in vitro показали, что перепрограммирование клеток в направлении плюрипотентности останавливает клеточное старение, но изменение процесса старения путем перепрограммирования еще не было прямо продемонстрировано in vivo.

В процессе разработки этой технологии были проведены эксперименты в моделях на мышах in vivo, которые показали, что частичное перепрограммирование может замедлить или обратить вспять процесс старения и увеличить продолжительность жизни организма. Частичное перепрограммирование кратковременной циклической экспрессии факторов Яманаки − генов Oct4, Sox2, Klf4 и с-Мус (OSKM) − улучшало клеточные и физиологические признаки старения и увеличивало продолжительность жизни в модели преждевременного старения на мышах. Аналогичным образом, экспрессия OSKM in vivo улучшала восстановление после перенесенной болезни обмена веществ и повреждения мышц у старых мышей дикого типа. Частичное перепрограммирование стирало клеточные маркеры старения в мышиных и человеческих клетках (культура человеческих плюрипотентных стволовых клеток была использована). 

Перепрограммирование in vivo улучшало регенерацию у 12-месячных мышей дикого типа.

Устранение фенотипов старения с помощью эпигенетического ремоделирования в процессе перепрограммирования клеток выявляет роль эпигенетической-де-регуляции в качестве движущей силы старения млекопитающих. Создание in vivo платформ для модуляции эпигенетических маркеров старения может привести к более полному представлению о биологии старения.

Практическое применение

Технология имеет большую значимость как для будущих экспериментальных исследований процесса старения, так и для медицинской практики, поскольку это первая попытка обратить вспять процесс старения in vivo путем перепрограммирования клеток.
Разработанные подходы и in vivo платформа для перепрограммирования эпигенетических маркеров могут быть использованы для лучшего понимания физиологического старения, а также роли эпигенетики в процессе старения млекопитающих.

Результаты исследования позволят разработать в будущем эффективные методы лечения заболеваний старения (например, прогерии, дегенеративных заболеваний и т. д.) и методы увеличения продолжительности жизни.

Лаборатории

• Gene Expression Laboratory, Salk Institute for Biological Studies, La Jolla (USA)
• Universidad Cato´ lica San Antonio de Murcia (UCAM) Campus de los Jero´ nimos, 30107 Guadalupe, Murcia (Spain)
• Department of Pathology and Comprehensive Cancer Center, University of Michigan Medical School, Ann Arbor (USA)
• Hospital Clinic, University of Barcelona, IDIBAPS, Barcelona (Spain)

Ссылки

Публикации

• Ocampo, A. et al. «In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming." 176.7 Cell (2016): 1719–1733.
• Zhang, W. et al. «Aging stem cells. A Werner syndrome stem cell model unveils heterochromatin alterations as a driver of human aging." 348 Science(2015): 1160–1163.
• Ruiz, S. et al. «Generation of a drug-inducible reporter system to study cell reprogramming in human cells." 287 J. Biol. Chem. (2012): 40767–40778.