Ученые из Бостонского детского госпиталя обнаружили, что превращение клеток кожи, взятых у больных преждевременным старением, в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки удлиняет в них теломеры и активирует теломеразу.
Теломеры – находящиеся на концах хромосом повторяющиеся последовательности ДНК – укорачиваются при каждом делении обычных клеток, что является одной из общепризнанных причин старения. Теломераза (фермент, состоящий из двух пар белковых глобул и цепочки РНК, комплементарной повторяющейся последовательности из шести нуклеотидов, из которых состоят теломеры) активно функционирует в стволовых и раковых клетках, восстанавливая их теломеры до исходной длины и защищая клетки от старения. Поэтому теломераза является объектом пристального внимания как онкологов, так и специалистов, пытающихся понять механизмы старения и найти способы отсрочить его.
Мутации генов, кодирующих компоненты теломеразного комплекса, являются причиной врожденного дискератоза – одного из видов прогерий, наследственных болезней, характеризующихся преждевременным старением. Заболевание проявляется в аномальной пигментации кожи, ороговении слизистых и поражении других быстро обновляющихся тканей. Наиболее серьезное последствие нарушения функции теломеразы – нарушение кроветворной функции костного мозга, что в конечном итоге приводит к ранней смерти от инфекций или от кровотечения. Клетки больных врожденным дискератозом намного хуже растут в культурах, чем клетки здоровых людей.
Ранее было установлено, что репрограммирование способно удлинять теломеры в клетках, взятых у здоровых людей. Но вопрос о том, произойдет ли то же самое в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках с изначально дефектной теломеразой, оставался открытым.
Исследователи, работающие под руководством доктора Санита Агарвала (Suneet Agarwal), с помощью генетических манипуляций репрограммировали клетки кожи трех пациентов, страдающих врожденным дискератозом, в эмбриональное состояние. Несмотря на наличие мутаций в генах, кодирующих компоненты теломеразы, полученные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки оказались способными к росту и делению, а их теломеры с каждым делением не укорачивались, а удлинялись.
Результаты исследования можно использовать как для разработки методик терапии прогерий, так и для изучения активности теломеразы и развития старческих заболеваний. Например, остается невыясненным вопрос, будут ли клетки, взятые у людей, страдающих такими возрастными заболеваниями, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, и репрограммированные в эмбриональные, проявлять характерные признаки заболевания вскоре после репрограммирования или нет? Кроме этого, новая разработка является удобной методикой изучения теломеразы, задействованной в развитии онкологических заболеваний.