W niedawnym badaniu opublikowanym w serwisie bioRxiv* serwer, naukowcy przeprowadzili eksperymenty odwracające wiek, na żywo oraz in vitrou myszy progeroidowych stosujących terapię genową.

Użyli Yamanaki, koktajlu czynników transkrypcyjnych, OCT4 (O), SOX2 (S) i KLF4 (K) (OSK) do badania częściowego przeprogramowania za pośrednictwem terapii genowej. Systemowo dostarczyli myszom wektory wirusa związanego z adenowirusami (AAV), kodujące indukowany przez doksycyklinę system OSK. Ponadto zaobserwowali keratynocyty wykazujące ekspresję OSK, aby zidentyfikować epigenetyczne markery cofania procesu starzenia.

Tło

Szybko rosnąca liczba ludności na świecie zwiększa obciążenie społeczne. Ponadto starzenie się wiąże się z zagrożeniem zachorowania na kilka śmiertelnych chorób człowieka. Dlatego pilne i kluczowe jest zidentyfikowanie interwencji przeciwstarzeniowych, które odwrócą lub opóźnią proces starzenia.

Chociaż długowieczność, czyli wydłużenie „długości życia”, jest realnym celem, którego złotym standardem jest czas do śmierci. Nie poprawia to jednak ich jakości życia ani długości życia.

Wręcz przeciwnie, odwrócenie wieku może przywrócić efekty starzenia na poziomie genetycznym i poprawić zdrowie i długość życia. Innym problemem związanym z interwencjami przeciwstarzeniowymi jest czas cyklu, który wymaga czekania na śmierć żywej istoty. Nawet na myszach testowanie interwencji przeciwstarzeniowych może zająć od sześciu miesięcy do trzech lat.

Takahashi i Yamanaka w 2006 roku wykazali, że komórki somatyczne mogą powrócić do stanu pluripotencjalnego, otrząsając się tym samym z paradygmatu jednokierunkowego różnicowania. W mysim modelu progeroidu 4F doksycyklina wywoływała częściowe przeprogramowanie kasety OSK. Odwrotny transaktywator tetracykliny (rtTA) napędzał ten proces i wydłużał żywotność myszy 4F-progeroid. Ponadto badanie to wykazało korelację między profilem epigenetycznym tkanek a poprawą funkcji. Naukowcy, Horvath i Raj, ocenili to za pomocą epigenetycznych zegarów metylacji.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy wygenerowali dwuskładnikowy system wektorowy AAV9 zawierający OSK indukowany doksycykliną, z którego jeden wektor niósł rtTa, a drugi policistronową kasetę ekspresyjną OSK. Wybrali również kapsyd AAV9, aby zapewnić maksymalną dystrybucję wektorów do większości tkanek myszy. Do tych eksperymentów zespół wykorzystał 124-tygodniowe myszy C57BL6/J typu dzikiego, odpowiadające około 77 latom w wieku ludzkim, którym wstrzyknięto retroorbitalnie (RO) sól fizjologiczną z buforem fosforanowym (PBS) lub genomy wektorowe 1E12 ( vg) każdego systemu AAV9. Całkowita dawka dla każdego badanego zwierzęcia wynosiła ~6E13 vg/kg. Po dniu zespół indukował obie grupy myszy doksycykliną, zmieniając cotygodniowe cykle włączania i wyłączania, aż zwierzę przeżyło.

Klinicyści szeroko stosują wskaźnik słabości (FI) do pomiaru związanej ze starzeniem się zwiększonej podatności na niekorzystne skutki zdrowotne, gdzie wyższe wyniki wskazują na deficyty zdrowotne związane z wiekiem lub stan osłabienia. Naukowcy wykorzystali podobny wskaźnik do pomiarów FI u myszy. Wzory metylacji genomowego kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) lub wiek epigenetyczny to znany biomarker starzenia. Oddzielają wiek chronologiczny od funkcjonalności komórek i tkanek, jednocześnie odzwierciedlając starzenie się i deficyty zdrowotne jednostki.

Ostatecznie zespół dokonał ekspresji OSK w keratynocytach HEK001 pobranych ze skóry głowy 65-letniego pacjenta. Wykorzystali immunoblotting do oceny egzogennej OSK w tych keratynocytach transdukowanych lentiwirusem.

Wyniki badań

Naukowcy zaobserwowali niezwykłe wydłużenie średniego pozostałego życia o 109% dzięki ekspresji OSK. W związku z tym myszy kontrolne i myszy TRE-OSK miały odpowiednio 8,86 i 18,5 tygodni przedłużonego pozostałego życia. Co więcej, naukowcy odnotowali medianę długości życia odpowiednio ~133 i 142,5 tygodni dla myszy kontrolnych leczonych doksycykliną i myszy TRE-OSK. Ponieważ nie było znaczących zmian w medianie przeżywalności myszy, sugerowano, że doksycyklina nie miała żadnych działań niepożądanych ani korzystnych.

Ponadto zmniejszenie FI dla kontrolnych myszy leczonych doksycykliną wyniosło 7,5 punktu, a dla myszy TRE-OSK o 6 punktów, co wskazuje, że zwiększona długość życia oznacza lepszy stan zdrowia. Co więcej, DNA wyizolowane z tkanki serca i wątroby wskazywało na obniżony wiek epigenetyczny zwierząt testowych zgodnie z Lifespan Uber Clock (LUC). Co najważniejsze, naukowcy nie zaobserwowali powstawania potworniaków w ich cyklicznie indukowanym paradygmacie OSK.

Chociaż obecnie nie można zapobiec starzeniu się, jego wpływ na życie i długość życia można zminimalizować poprzez interwencje, których celem jest przywrócenie optymalnych funkcji sieci ekspresji genów. Wyniki badań sugerują, że częściowe przeprogramowanie może być potencjalnym sposobem leczenia osób starszych w celu odwrócenia chorób związanych z wiekiem i może wydłużyć ludzkie życie”.

Dr Noah Davidsohn, dyrektor naukowy i współzałożyciel firmy Rejuvenate Bio

Wnioski

Łącznie dane z badania sugerują, że terapia genowa, w której pośredniczy AAV, zapewniła OSK zwiększoną długość życia myszy, inne parametry zdrowotne i odwrócenie epigenetycznych biomarkerów starzenia w ludzkich komórkach. Autorzy opowiadali się za dalszymi badaniami monitorującymi na dużych zwierzętach w celu oceny bezpieczeństwa i skuteczności badań częściowego przeprogramowania genetycznego. Wyniki tych badań pozwolą określić, czy terapeutyczne odmładzanie starzejących się ludzi w określonych chorobach związanych z wiekiem oraz przedłużanie zdrowia i długości życia byłoby wykonalne i bezpieczne.

*Ważna uwaga

bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie są recenzowane i dlatego nie powinny być traktowane jako rozstrzygające, wytyczne dotyczące praktyki klinicznej/zachowań zdrowotnych ani traktowane jako ustalona informacja.