Согласно новому исследованию Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв, клетки крови могут содержать ключ к старению. В исследовании, опубликованном в Aging Cell, исследователи обнаружили, что у клеток крови человека есть внутренние часы, которые остаются стабильными даже после трансплантации. Исследователи говорят, что часы могут контролировать старение человека и могут лежать в основе рака крови.
Шигеми Мацуяма, DVM, Ph.D., клеточный биолог и доцент медицины Медицинского факультета Университета Кейс Вестерн Резерв возглавлял международную группу исследователей, изучавших часы. Команда измерила клеточный возраст в клетках крови, пересаженных от здоровых доноров пациентам с лейкемией, уделяя особое внимание парам донор-реципиент самого разного возраста.
"Это этюд связано с фонтаном молодости," Мацуяма сказал. "Мы обнаружили, что молодые клетки крови остаются молодыми у пожилых людей. У пожилого человека не было ускоренного старения молодых кровяных телец." Команда Мацуямы обнаружила, что верно и другое направление – клетки крови от взрослых доноров, переданные ребенку, остаются старше. Клетки сохранили свой возраст почти через два десятилетия после трансплантации.
По словам Мацуямы, их неотъемлемая устойчивость предполагает, что клетки крови могут быть главными часами старения человека, так как на них нелегко влиять окружающая среда.
Исследование показало, что клетки крови сохраняют эпигенетические паттерны метилирования ДНК – химические группы, прикрепленные к ДНК, – которые можно использовать для расчета их возраста. Несмотря на существенную разницу в возрасте между донором и реципиентом (до 49 лет), возраст метилирования ДНК трансплантированной крови отражает возраст донора даже после многих лет контакта с телом реципиента, пишут авторы. Саид Мацуяма, "ДНК функционирует как хронометрист нашего века."
Метилирование ДНК как предиктор возраста было впервые описано в 2013 году сотрудником Мацуямы по исследованию, биостатистом Стивом Хорватом, доктором философии.D., Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. "Он нашел формулу. Механизм и то, синхронизируют ли клетки организма возраст метилирования ДНК, не ясны," Мацуяма объяснил. "Я не математик. Я клеточный биолог. Итак, мы сотрудничали, чтобы исследовать механизм эпигенетических часов в экспериментальной системе в моей лаборатории."
Мацуяма проверил образцы крови, регулярно собираемые в рамках мониторинга трансплантации, с помощью Центра комплексного лечения рака. Он расширил свой репозиторий образцов с помощью исследователей лейкемии из Университета Осло в Норвегии, которые услышали о его работе на симпозиуме Keystone по старению 2016 года, проходившем в Санта-Фе, Нью-Мексико. Хорват сокрушил клеточный возраст, используя 353 различных сайта метилирования, обнаруженных в ДНК клеток крови.
Вместе исследователи представили первые экспериментальные доказательства того, что часы старения клеток крови являются внутренними, а не устанавливаются взаимодействиями с другими типами клеток в организме.
Сейчас они работают над выявлением механизмов, которые могут изменить время. "В раковых клетках часы сломаны," Мацуяма сказал. Паттерны метилирования ДНК нестабильны в раковых клетках крови и часто демонстрируют странное старение – например, возраст 200 или 5 лет у 50-летнего пациента. "Это совершенно не соответствует фактическому возрасту." Мацуяма предупреждает, что именно поэтому, хотя это может показаться привлекательным, он пока не рекомендует "терапевтический" клеточные инфузии, чтобы попытаться сохранить молодость.
"Мы не знаем, служат ли клетки крови главными часами, которые могут синхронизировать другие клетки. Мы просто еще не знаем," он сказал.
Вместо этого команда Мацуямы работает над тем, чтобы понять, почему существуют эпигенетические возрастные различия в раковых клетках и как их можно преодолеть. "Это может быть включение или выключение определенных генов в клетках, мы можем сбросить часы."
Недавние исследования показывают, что возраст ДНК человеческих клеток может использоваться в качестве биомаркера для прогнозирования риска возрастных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания и другие. В прошлом году Хорват и Мацуяма помогли опубликовать статью о том, что возраст ДНК значительно ускоряется у пациентов с прогерией, страдающих от преждевременного старения. Мацуяма и его коллеги сейчас проводят несколько исследований, чтобы раскрыть механизм возрастного метилирования ДНК и понять, как такие факторы, как диета, упражнения и уровень кислорода, влияют на эпигенетические часы.