บทความอายุยืน

เซลล์ผิวเก่าที่ได้รับการโปรแกรมใหม่เพื่อให้กลับมามีการทำงานที่อ่อนเยาว์อีกครั้ง

เซลล์ผิวเก่าที่ได้รับการโปรแกรมใหม่เพื่อให้กลับมามีการทำงานที่อ่อนเยาว์อีกครั้ง
  • นักวิจัยได้ฟื้นฟูการทำงานของเซลล์ผิวที่มีอายุมากกว่าบางส่วน โดยช่วยฟื้นฟูเครื่องหมายโมเลกุลตามอายุทางชีวภาพ 

  • พวกเขาวัดอายุทางชีววิทยาด้วยนาฬิกาอีพีเจเนติกส์ ซึ่งมีแท็กทางเคมีปรากฏอยู่ทั่วจีโนมเพื่อระบุอายุ และทรานสคริปโตมี หรือการอ่านค่ายีนทั้งหมดที่เซลล์สร้างขึ้น

  • ด้วยการวัดทั้งสองนี้ เซลล์ที่ตั้งโปรแกรมใหม่จะตรงกับโปรไฟล์ของเซลล์ที่มีอายุน้อยกว่า 30 ปี เมื่อเทียบกับชุดข้อมูลอ้างอิง 

  • เซลล์ไม่เพียงแต่ดูอ่อนกว่าวัย แต่ยังทำหน้าที่เหมือนเซลล์อายุน้อยด้วย เนื่องจากไฟโบรบลาสต์ที่ได้รับการฟื้นฟูจะผลิตคอลลาเจนมากขึ้นและเคลื่อนตัวไปยังบริเวณที่ต้องการการซ่อมแซมได้รวดเร็วยิ่งขึ้น 

บทความนี้ถูกโพสต์บน ScienceDaily.com:

การวิจัยจากสถาบัน babraham ได้พัฒนาวิธีการ 'กระโดดข้ามเวลา' เซลล์ผิวหนังของมนุษย์ภายใน 30 ปี ย้อนเวลานาฬิกาแห่งวัยของเซลล์โดยไม่สูญเสียการทำงานเฉพาะด้าน ผลงานของนักวิจัยในโครงการวิจัยอีพิเจเนติกส์ของสถาบันสามารถฟื้นฟูการทำงานของเซลล์เก่าได้บางส่วน รวมทั้งฟื้นฟูการวัดระดับโมเลกุลของอายุทางชีววิทยาด้วย งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารวันนี้ อีไลฟ์ และในขณะที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการสำรวจ ก็สามารถปฏิวัติเวชศาสตร์ฟื้นฟูได้

เวชศาสตร์ฟื้นฟูคืออะไร?

เมื่อเราอายุมากขึ้น ความสามารถของเซลล์ในการทำงานจะลดลง และจีโนมจะสะสมร่องรอยของความชรา ชีววิทยาการฟื้นฟูมีวัตถุประสงค์เพื่อซ่อมแซมหรือเปลี่ยนเซลล์รวมทั้งเซลล์เก่าด้วย เครื่องมือที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในชีววิทยาการฟื้นฟูคือความสามารถของเราในการสร้างสเต็มเซลล์ที่ "ถูกกระตุ้น" กระบวนการนี้เป็นผลมาจากหลายขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนจะลบเครื่องหมายบางส่วนที่ทำให้เซลล์มีความพิเศษ ตามทฤษฎีแล้ว สเต็มเซลล์เหล่านี้มีศักยภาพที่จะกลายเป็นเซลล์ประเภทใดก็ได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสร้างเงื่อนไขขึ้นมาใหม่เพื่อแยกความแตกต่างสเต็มเซลล์ออกเป็นเซลล์ทุกประเภทได้อย่างน่าเชื่อถือ

ย้อนเวลากลับไป

วิธีการใหม่นี้ใช้เทคนิคที่ได้รับรางวัลโนเบลซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการสร้างสเต็มเซลล์ โดยสามารถเอาชนะปัญหาการลบข้อมูลประจำตัวของเซลล์โดยสิ้นเชิงด้วยการหยุดการเขียนโปรแกรมใหม่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถค้นหาสมดุลที่แม่นยำระหว่างการเขียนโปรแกรมเซลล์ใหม่ ทำให้พวกเขาอายุน้อยกว่าทางชีววิทยา ในขณะที่ยังคงสามารถฟื้นการทำงานของเซลล์เฉพาะทางได้

ในปี พ.ศ. 2550 ชินยะ ยามานากะ เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่เปลี่ยนเซลล์ปกติซึ่งมีหน้าที่เฉพาะให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งมีความสามารถพิเศษในการพัฒนาเป็นเซลล์ประเภทใดก็ได้ กระบวนการตั้งโปรแกรมเซลล์ต้นกำเนิดใหม่ทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 50 วันโดยใช้โมเลกุลสำคัญสี่โมเลกุลที่เรียกว่าปัจจัยยามานากะ วิธีการใหม่นี้เรียกว่า 'การเขียนโปรแกรมซ้ำชั่วคราวในระยะการเจริญเติบโต' โดยจะเปิดเซลล์ให้สัมผัสกับปัจจัย yamanaka ในเวลาเพียง 13 วัน ณ จุดนี้ การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุจะถูกลบออก และเซลล์ต่างๆ ได้สูญเสียตัวตนไปชั่วคราว เซลล์ที่ได้รับการโปรแกรมใหม่บางส่วนจะได้รับเวลาในการเติบโตภายใต้สภาวะปกติ เพื่อสังเกตว่าการทำงานของเซลล์ผิวหนังจำเพาะนั้นกลับมาหรือไม่ การวิเคราะห์จีโนมแสดงให้เห็นว่าเซลล์ได้คืนลักษณะเครื่องหมายของเซลล์ผิวหนัง (ไฟโบรบลาสต์) และสิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยการสังเกตการผลิตคอลลาเจนในเซลล์ที่ถูกตั้งโปรแกรมใหม่

อายุไม่ใช่แค่ตัวเลข

เพื่อแสดงให้เห็นว่าเซลล์ได้รับการฟื้นฟู นักวิจัยจึงมองหาการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติแห่งวัย ตามที่อธิบายโดย dr diljeet gill นัก postdoc ในห้องทดลองของ wolf reik ที่สถาบัน ซึ่งทำงานในฐานะนักศึกษาปริญญาเอก: "ความเข้าใจของเราในเรื่องความชราในระดับโมเลกุลมีความก้าวหน้าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งก่อให้เกิดเทคนิคที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดผลได้ การเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับอายุในเซลล์ของมนุษย์ เราสามารถประยุกต์สิ่งนี้กับการทดลองของเราเพื่อกำหนดขอบเขตของการเขียนโปรแกรมใหม่ให้กับวิธีการใหม่ของเราได้"

นักวิจัยพิจารณาการวัดอายุเซลล์หลายประการ อย่างแรกคือนาฬิกาอีพีเจเนติกส์ ซึ่งมีแท็กทางเคมีปรากฏอยู่ทั่วจีโนมเพื่อระบุอายุ อย่างที่สองคือทรานสคริปโตม ซึ่งเป็นการอ่านค่ายีนทั้งหมดที่เซลล์สร้างขึ้น ด้วยการวัดทั้งสองนี้ เซลล์ที่ตั้งโปรแกรมใหม่จะตรงกับโปรไฟล์ของเซลล์ที่มีอายุน้อยกว่า 30 ปี เมื่อเทียบกับชุดข้อมูลอ้างอิง

การนำเทคนิคนี้ไปใช้ที่เป็นไปได้นั้นขึ้นอยู่กับเซลล์ไม่เพียงแต่ดูอ่อนกว่าวัยเท่านั้น แต่ยังทำงานเหมือนเซลล์อายุน้อยด้วย ไฟโบรบลาสต์ผลิตคอลลาเจน ซึ่งเป็นโมเลกุลที่พบในกระดูก เส้นเอ็นของผิวหนัง และเอ็น ช่วยสร้างโครงสร้างให้กับเนื้อเยื่อและสมานแผล ไฟโบรบลาสต์ที่ได้รับการฟื้นฟูนั้นผลิตโปรตีนคอลลาเจนได้มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ควบคุมที่ไม่ผ่านกระบวนการตั้งโปรแกรมใหม่ ไฟโบรบลาสต์ยังเคลื่อนเข้าสู่บริเวณที่ต้องการการซ่อมแซม นักวิจัยได้ทดสอบเซลล์ที่ได้รับการฟื้นฟูบางส่วนด้วยการสร้างบาดแผลเทียมในชั้นของเซลล์ในจาน พวกเขาพบว่าไฟโบรบลาสต์ที่ได้รับการรักษาเคลื่อนตัวเข้าไปในช่องว่างได้เร็วกว่าเซลล์เก่า นี่เป็นสัญญาณที่มีแนวโน้มว่าวันหนึ่งการวิจัยนี้จะสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างเซลล์ที่สามารถสมานแผลได้ดีขึ้น

ในอนาคต งานวิจัยนี้อาจเปิดทางให้การรักษาอื่นๆ เป็นไปได้ด้วย นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการของพวกเขายังส่งผลต่อยีนอื่นๆ ที่เชื่อมโยงกับโรคและอาการที่เกี่ยวข้องกับอายุอีกด้วย ที่ APBA2 ยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ และ มาฟ ยีนที่มีบทบาทในการพัฒนาต้อกระจก ทั้งสองแสดงการเปลี่ยนแปลงไปสู่ระดับการถอดรหัสที่อ่อนเยาว์

กลไกที่อยู่เบื้องหลังการเขียนโปรแกรมใหม่ชั่วคราวที่ประสบความสำเร็จยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ และเป็นเพียงปริศนาชิ้นต่อไปที่ต้องสำรวจ นักวิจัยคาดการณ์ว่าพื้นที่สำคัญของจีโนมที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเอกลักษณ์ของเซลล์อาจหลุดพ้นจากกระบวนการเขียนโปรแกรมใหม่

Diljeet สรุป: "ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นถึงก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมเซลล์ใหม่ เราได้พิสูจน์แล้วว่าเซลล์สามารถฟื้นฟูได้โดยไม่สูญเสียการทำงาน และการฟื้นฟูนั้นดูเหมือนว่าจะช่วยฟื้นฟูการทำงานบางอย่างให้กับเซลล์เก่า ความจริงที่ว่าเรายังเห็นสิ่งที่ตรงกันข้ามอีกด้วย ของตัวบ่งชี้ความชราในยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ มีแนวโน้มที่ดีอย่างยิ่งต่ออนาคตของงานนี้"

ศาสตราจารย์ wolf reik ผู้นำกลุ่มในโครงการวิจัย epigenetics ที่เพิ่งย้ายไปเป็นผู้นำสถาบัน altos labs cambridge กล่าวว่า "งานนี้มีผลกระทบที่น่าตื่นเต้นมาก ในที่สุด เราอาจจะสามารถระบุยีนที่ฟื้นฟูได้โดยไม่ต้องเขียนโปรแกรมใหม่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มุ่งเป้าไปที่การลดผลกระทบของการสูงวัย วิธีการนี้ถือเป็นการค้นพบอันทรงคุณค่าที่สามารถเปิดขอบเขตการบำบัดอันน่าทึ่งได้"


ที่มาของเรื่อง:

วัสดุ ให้บริการโดย สถาบันบาบราฮัม. หมายเหตุ: เนื้อหาอาจมีการแก้ไขรูปแบบและความยาว


อ้างอิงวารสาร:

  1. ดิลจีต กิลล์, อาเลด แพร์รี, ฟาติมา ซานโตส, ฮานเนเค อ็อกเคนฮอก, คริสโตเฟอร์ เดอ ท็อดด์, ไอรีน เฮอร์นันโด-เฮอร์ราซ, โธมัส ม. สตับบ์, อิเนส มิลาเกร, วูล์ฟ เรค การฟื้นฟูเซลล์มนุษย์แบบ multi-omic โดยการเขียนโปรแกรมซ้ำชั่วคราวในระยะการเจริญเติบโต. อีไลฟ์, 2022; 11 ดอย: 10.7554/eLife.71624


โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า