Открыт ген долгожительства

Ученые из Калифорнийского Университета Беркли (University of California, Berkeley, США) смогли «обратить» молекулярные часы, введя в стволовые клетки крови старой мыши ген долгожительства и «омолодив» таким образом регенеративный потенциал зрелых стволовых клеток. Новые данные позволяют сделать значительный шаг в понимании молекулярных механизмов старения, что дает надежду на разработку эффективного лечения возрастных дегенеративных заболеваний. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports.

Биологи установили, что SIRT3, один из белков класса сиртуинов (sirtuins), играет важную роль в борьбе зрелых стволовых клеток со стрессом. Ученые обнаружили, что введение в стволовые клетки крови старой мыши SIRT3 способствовало формированию новых стволовых клеток, что доказывает обратимость возрастного спада функций зрелых стволовых клеток.

«Мы знаем, что сиртуины регулируют процесс старения, однако, наше исследование впервые продемонстрировало способность сиртуинов обращать возрастную дегенерацию, что очень интересно, - рассказывает ведущий исследователь Даника Чен (Danica Chen), доцент диетологии и токсикологии Калифорнийского Университета Беркли, - Это открывает новые возможности лечения возрастных дегенеративных заболеваний».

По словам Чен, за последние 10-20 лет в понимании механизмов старения произошел значительный прорыв. В настоящее время старение рассматривается не как неконтролируемый случайный процесс, а как высоко регулируемый, подобно развитию, что открывает возможность управления им.

«Молекулярный источник молодости»

«Ряд исследований уже показал, что даже одна мутация в одном гене может приводить к увеличению продолжительности жизни, - рассказывает Чен, - Вопрос в том, можем ли мы достаточно хорошо понять процесс, чтобы действительно создать «молекулярный источник молодости». Можем ли мы действительно обратить старение? Мы надеемся понять и осуществить это».

Сиртуины пролили свет на этот вопрос, поскольку важность этого семейства белков в процессах старения становится все более очевидной. Примечательно, что SIRT3 обнаружен в митохондиях – клеточных органоидах, осуществляющих выработку энергии и играющих роль в контроле роста и гибели клеток. Предыдущие исследования показали, что ген SIRT3 активизируется в результате ограничения количества калорий, что, как было показано ранее, позволяет увеличить продолжительность жизни у различных видов.

Для измерения эффектов старения исследователи изучили функции зрелых стволовых клеток. Их ролью в организме является поддержание и восстановление ткани, однако, в процессе старения эти функции ослабевают. Ученые сосредоточили внимание на гемопоэтических (кроветворных) стволовых клетках в связи с их способностью восполнять запас клеток крови.

Исследователи наблюдали за кроветворной системой мышей, у которых ген SIRT3 был неактивен. На удивление, среди молодых мышей отсутствие SIRT3 не приводило к различиям, и только с возрастом наблюдались изменения. К двухлетнему возрасту мыши, лишенные гена SIRT3, имели значительно меньше стволовых клеток крови и обладали пониженной способностью к возобновлению этих клеток по сравнению с обычными мышами того же возраста.

Что стоит за этими различиями? Вероятно, дело в том, что в молодых организмах стволовые клетки крови функционируют хорошо и имеют относительно низкий уровень окислительного стресса, возникающего в результате накопления побочных продуктов метаболизма и являющегося нагрузкой для организма. В молодом возрасте обычные антиокислительные защитные механизмы легко могут справиться с низким уровнем стресса, потому различия в наличии гена SIRT3 менее важны.

Старые мыши, новая кровь

Для того чтобы определить, окажет ли влияние на клетки повышение уровня SIRT3, исследователи повысили его содержание в стволовых клетках крови стареющих мышей. Этот эксперимент омолодил зрелые стволовые клетки, повысив их самовозобновляемость.

Остается установить, действительно ли повышенная экспрессия гена SIRT3 может продлить жизнь, но, как подчеркивает Чен, увеличение продолжительности жизни не является единственной целью исследования.

«Главная цель исследования возрастных изменений – использование данных о генетической регуляции для лечения возрастных заболеваний», - поясняет ученый.

Один из ведущих авторов исследования Катарин Браун (Katharine Brown), выполнявшая работу в качестве аспирантки лаборатории Чен, утверждает, что у SIRT3 есть для этого потенциал.

«Ранее исследователи продемонстрировали, что SIRT3 действует как супрессор опухоли, - рассказывает Браун, - Это обнадеживает, поскольку, в идеале, терапия омоложения может повысить экспрессию белка без увеличения риска возникновения онкологических заболеваний».

Новые результаты исследования, проведенного в Калифорнийском Университете Беркли, могут найти применение в разработке лечения возрастных дегенеративных заболеваний. (фото: © PictureArt / Fotolia)

По материалам University of California – Berkeley

Оригинальная статья:
Katharine Brown, Stephanie Xie, Xiaolei Qiu, Mary Mohrin, Jiyung Shin, Yufei Liu, Dan Zhang, David T. Scadden, Danica Chen. SIRT3 Reverses Aging-Associated Degeneration. Cell Reports, 2013; DOI: 10.1016/j.celrep.2013.01.005