A spanyol tudósok azt találták, hogy amikor az egereket géntechnológiával módosítják, a sejtekben a telomerek hossza megnő. Ez lehetővé teszi számukra, hogy meghosszabbítsák életét, azonban néhány trükköt meg kell adni, hogy egy igazi szörnyeteg ne jelenjen meg a fehér fényen. A "Lenta.ru" az öreg sejtek fiatalításának kockázatos módszeréről szól.
A telomerek a kromoszómák azon végei, amelyeket a DNS nukleotidokból (TTAGGG) álló ismétlődő szakaszaival képeznek. Nyilvánvaló haszontalanságuk ellenére nagyon fontos funkciót látnak el. A helyzet az, hogy amikor a sejtek megosztódnak, a kromoszómák elkezdenek másolni, de ez a folyamat nyom nélkül nem halad meg számukra. Az új kromoszómákban a végeik mindig valamivel rövidebbek, mint a szülőkénél. A telomerek a védősapkák szerepét játszják, mivel nem tartalmaznak fontos genetikai információt.
Minden sejtgenerációval azonban a telomerek egyre inkább lerövidülnek, amíg a Hayflick-határértéknek nevezett kritikus pillanat meg nem történik. A sejtek, amelyek elérik ezt a határot, már nem osztódnak és nem halnak meg.
Egyes sejtek (szár, nem és mások) képesek megnöveni telomerjeik hosszát. Ennek oka egy endogén telomeráznak nevezett enzim. Ugyanazt a TTAGGG fragmentumot adja hozzá a kromoszómák végéhez, és ha növeli annak mennyiségét a sejtekben, akkor határozatlan időre osztódhatnak, meghaladva a Hayflick korlátot.
A felnőtt test őssejtjei szintén fokozatosan öregednek, mivel nem nagyon sok telomeráz képződik bennük. Elegendő azonban az, hogy az élő szervezetek évekig fennálljanak, és újra és újra meggyógyítsák a sebeiket.
Amikor a biológiai szövet megsérül, megkezdődik a regeneráció folyamata. Az őssejtek osztódnak, hogy normál szomatikus (test) sejtekké váljanak. Az ilyen „utódok” nemcsak elveszítik a pluripotenciát, azaz a transzformációs (differenciálódási) képességet, hanem elveszítik a telomeráz szintézis képességét is. A test tehát csak bizonyos sejtcsoportok számára engedélyezi a végtelenség megoszlását, mivel egyébként a rákos daganatok kockázata sokrétű lesz.
Embrionális őssejtek
Promóciós videó:
Fotó: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Mi változtatja az őssejteket normálisá Bár ugyanazok a gének találhatók a test sejtjeiben, néhányuk bizonyos típusú szövetekben ki is kapcsolható. Például az agy idegszöveteiben, amelyeken keresztül elektromos impulzusok haladnak át, az egyik génkészlet működik, a Langerhans szigetein pedig, amelyek a hasnyálmirigyben vannak, és inzulint termelnek, a másikban. Az epigenetikus tényezőkből álló, magasabb szintű rendszer - a DNS-hez kötődő és annak működését szabályozó molekulák - be- és kikapcsolja a géneket. A kettős spirálhoz kapcsolódó tényezők összessége epigenomát képez, és természetesen ez különbözik az egyes szövettípusokban.
Ebből logikus következtetés származik: ahhoz, hogy egy sejtet vissza lehessen őssejtekké kell alakítanunk, epigenómmal kell megváltoztatnunk, vagyis újraprogramoznunk. Ezt úgy lehet elérni, hogy bevezetünk egy négy, Yamanaka faktornak nevezett vegyületet (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 és c-Myc). Részt vesznek az epigenetikus szabályozásban is, fenntartva a sejtek differenciálódási képességét. Ezeket először 2006-ban Shinya Yamanaka japán kutató alkalmazta, aki képes volt a fibroblasztok indukált őssejtekké (iPS-sejtekké) transzformálni. Ezért 2012-ben a tudós Nobel-díjat kapott.
A Yamanaka valóban megújította az egyes sejteket azáltal, hogy epigenetikai szinten programozta őket, és megkezdi a differenciálódás folyamatát. Felmerül a kérdés: lehetséges-e ugyanezt megtenni egy egész szervezettel, legalább egy egérrel? A probléma az, hogy ezzel megszerezzük a szövetséget: "nem lehet sok őssejt", mivel - mint már említettük - növekszik a rák kockázata. Ezen túlmenően nincs értelme a szerveket és szöveteket homogén iPS sejtek csomókká alakítani - a test egyszerűen meghal. Egy másik komplikáció az, hogy az indukált őssejtek spontán módon teratómákká alakulhatnak (az ókori görög τέρατος - "szörny") - daganatok fejletlen szervek, például fogak, szem vagy akár az agy formájában.
Kiderült azonban, hogy a daganatok elkerülhetők. Tehát nem változtathatja meg a szomatikus sejteket őssejtekké, megfosztva őket működőképességüktől, hanem csak röviden aktiválja a Yamanaka faktorokat annak érdekében, hogy kissé megújítsa a szöveteket. Ennek érdekében a tudósok transzgenikus egereket hoztak létre, amelyekbe egy kazettát helyeztek be egymás utáni génekből, amelyek az OSKM-et kódolják a DNS-be. A policisztronikus kazettának nevezett kazetta (a cisztron megegyezik a génnel) félig szintetikus doxi-ciklin antibiotikum jelenlétében kapcsol be. Ezáltal Yamanaka tényezőket állítanak elő. Antibiotikum nélkül az újraprogramozás leáll.
Telomeráz (zöld pontok) a GM egerek hasnyálmirigyében
Fotó: Maria A. Blasco / CNIO
A spanyol kutatók, akik az átprogramozott egerek telomereinek változásait vizsgálták, úgy döntöttek, hogy nem bonyolítják a feladatot. Céljuknak elegendő volt a polycistronic kazetta aktiválása és a kromoszómák végeivel kapcsolatos események nyomon követése. Teratómák és diszplázia jelenléte az állati szövetekben azt jelzi, hogy az átprogramozás sikeres volt.
A tudósok azt találták, hogy amikor a szomatikus sejtek szár telomerré válnak, meghosszabbodnak. Ez logikus, tekintve, hogy az iPS-cellák végtelenségig osztódhatnak. Ezenkívül a kutatók megállapították, hogy a telomeráz fontos szerepet játszik ebben.
Eddig a genetikusoknak nem volt bizonyítékuk arra, hogy epigenetikus tényezők segítségével felnőttkori szervezetben endogén telomeráz indukálható. De pontosan ez történik. Úgy tűnik, hogy a Yamanaka faktorok átváltják a gén kaszkádokat, végül aktiválva a telomer-meghosszabbító enzimet.
Rákos sejtek HeLa
Fotó: Public Domain / Wikimedia
Hasonló folyamat nemcsak a szomatikus sejtek átprogramozását, hanem a rosszindulatú daganatok kialakulását is kíséri. A rákos sejteknek sok közös van az őssejtekkel. Határozatlan ideig megoszthatja. A leghíresebb példa a "halhatatlan" HeLa sejtek. Ezeket 1951-ben izolálták egy ugyanabban az évben elhunyt Henrietta Lacks, Henrietta Lacks daganata daganatából, és ezeket számos kísérletben alkalmazzák.
A rákos sejtek alapvetõen a szomatikus sejtek újraprogramozása is. A tudósok szerint hasonló változások történnek a telomerekben is. Ezért az iPS-sejtekkel végzett vizsgálatok feltárják a daganatok kialakulása során zajló molekuláris folyamatok részleteit.
Alexander Enikeev