Czy możemy być wiecznie młodzi?
Odkryliśmy, że aktywność genu Ink4a jest odpowiedzialna za starzenie się komórek naszego mózgu. Jako pierwsi pokazaliśmy, że usuwając ten gen z organizmu myszy, można uchronić mózg przed starzeniem się i sprawić, że wciąż będą powstawać nowe neurony - powiedział Wirtualnej Polsce Sean J. Morrison, badacz komórek macierzystych z Uniwersytetu Michigan.
Kiedy się starzejemy, sprawność komórek macierzystych spada, co powoduje, że wiele tkanek nie jest w stanie zastępować starych komórek nowymi. Tak się dzieje np. w mózgu, szpiku kostnym czy mięśniach. Czy to prawda, że aktywność genu Ink4a - który pan bada - powoduje starzenie się komórek?
Sean J. Morrison: Gen Ink4a został wpierw odkryty jako gen zwalczający nowotwory, potem okazało się, że ma też związek ze starzeniem się organizmu. Przeprowadziliśmy badania na myszach i w pierwszym etapie eksperymentu okazało się, że rzeczywiście z wiekiem liczba komórek tworzonych w mózgu spada. Maleje też zdolność mózgu do samonaprawy. Doszliśmy do wniosku, że proces ten zależy od nasilania się działania Ink4a. U młodych myszy on w ogóle nie działał, ale z wiekiem stawał się coraz bardziej aktywny. Gdy wyhodowaliśmy myszy pozbawione Ink4a, zwierzęta starzały się wolniej, co było niewątpliwym sukcesem, ale jednocześnie częściej miały raka. I to jest paradoks, na którego rozwiązanie trzeba będzie jeszcze poczekać. Natomiast nam udało się udowodnić, że gen Ink4a jest odpowiedzialny za część procesu starzenia się komórek macierzystych. Jednocześnie hamuje rozwój nowych neuronów w miarę, jak mózg się starzeje.
Jak dokładnie działa ten gen?
- Produkcja Ink4a wzrasta z wiekiem. Gen blokuje aktywność komórek macierzystych, zmniejszając ich zdolność do regeneracji i zdolność mózgu do tworzenia nowych komórek. W wyniku tego procesu nasze tkanki po prostu niszczeją, gdy się starzejemy. Komórki blokują się, prawdopodobnie, by zapobiec przemianie w komórki nowotworowe.
Kiedy będzie możliwe zastosowanie tej metody u ludzi? Czy to jest trudne?
- Myślimy, że ten sam proces zachodzi u ludzi. U nas też z wiekiem wzrasta produkcja genu Ink4a. Ale z drugiej strony – jak już wspomnieliśmy - nie powinno się go usuwać z komórek, ponieważ zwiększy to prawdopodobieństwo zachorowania na raka. Interesujące jednak byłoby stworzenie leku, który – w sposób odwracalny – zahamowałby aktywność genu Ink4a. Być może taki lek można by podawać pacjentom w krótkich okresach czasu, żeby zwiększyć regenerację starzejących się tkanek po uszkodzeniu lub żeby spowolnić choroby powodujące niszczenie tkanek.
Wraz z Normanom Sharplessem, Davidem Scaddenem ukazał pan mechanizm działania genu Ink4a. Spotkali się panowie ostatnio na konferencji w USA i okazało się, że pracujecie nad tym samym. Proszę powiedzieć coś o waszej współpracy.
- Ja badałem działanie genu w mózgu, a w tym samym czasie dr Sharpless badał to samo w trzustkach. Natomiast dr Scadden badał aktywność genu Ink4a w szpiku. Oddzielnie odkryliśmy istotną rolę Ink4a w starzeniu się komórek, a dopiero potem zaczęliśmy współpracę. Wymieniliśmy się wynikami badań i przekazaliśmy je czasopismu "Nature". David i Ned to świetni naukowcy, lubię z nimi pracować.
Rozmawiał Adam Przegaliński, Wirtualna Polska
David Scadden z Uniwersytetu Harvarda zajął się szpikiem. Stwierdził, że podobnie jak w mózgu, również tam w miarę starzenia się aktywność genu Ink4a wzrasta. Naukowiec przeprowadził serię przeszczepów szpiku (głównego miejsca tworzenia się nowych krwinek) pomiędzy kilkoma grupami myszy.
Okazało się, że przeszczep szpiku od starszych myszy pozbawionych genu Ink4a powoduje, że we krwi biorców pojawiają się liczne nowe komórki macierzyste. Scadden dowiódł też, że usunięcie genu Ink4a hamuje tzw. proces apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórki. To również zwiększało liczbę powstających w szpiku komórek macierzystych. Badacze z Harvardu sprawdzili, jak na przeszczep szpiku reagują myszy poddane śmiertelnej dawce promieniowania. Zwierzęta, którym wstrzykiwano zwykły szpik, z reguły umierały. Zupełnie inaczej było w przypadku przeszczepu od myszy z zablokowanym genem Ink4a. Ich szpik wraz z obecnymi w nim komórkami macierzystymi sprawiał, że organizm chorych zwierząt był w stanie naprawić szkody i powrócić do zdrowia.
Profesor Norman Sharpless z Uniwersytetu Północnej Karoliny za główny obiekt swojej pracy obrał trzustkę (znajdujące się w niej komórki beta produkują insulinę - hormon regulujący poziom cukru we krwi).
Sharpless dowiódł, że za postępujący z wiekiem spadek liczby komórek beta odpowiedzialny jest gen Ink4a. Następnie naukowcy za pomocą toksyn uszkodzili komórki beta wysp trzustkowych. Normalne myszy zachorowały na cukrzycę. Myszy bez genu Ink4a poradziły sobie - ich komórki beta natychmiast zaczęły się dzielić i naprawiać wyrządzone przez promienie szkody.
Zdaniem Sharplessa odkrycie to może przybliżyć nas do stworzenia skutecznych metod walki z cukrzycą typu 2.
