جوان سازی موفقیت آمیز پوست آغازی بر جوان سازی همه بافت های بدن انسان
سلول های پوست زن 53 ساله پس از فرایند جوانسازی به سلولهایی 30 سال جوانتر مبدل شده اند.
محققان کمبریج پوست یک زن 53 ساله را طوری جوانسازی کرده‌اند که اینک پوست وی شبیه یک زن 23 ساله است.
دانشمندان کمبریج معتقدند که می توانند چنین پارادایمی را در مورد سایر بافتهای بدن انجام داده و احتمالا همین نتیجه به دست آورند.
دانشمندان کمبریج هدف نهایی خود را غلبه بر بیماری های مرتبط با افزایش سن مانند دیابت، بیماری قلبی و اختلالات عصبی عنوان کرده اند.
این فناوری بر اساس تکنیک هایی توسعه یافته که بیش از 25 سال پیش برای کلون سازی گوسفند شبیه سازی شده موسوم به دالی استفاده شده بود.
رئیس این تیم، پروفسور Wolf Reik ، از موسسه Babraham در کمبریج، به گزارشگر گفت امیدوار است
در نهایت بتوان از این تکنیک برای افزایش سلامتی افراد برای مدت طولانی‌تر پس از افزایش سن استفاده کرد.
او گفت: «ما در مورد چنین رویدادی رویاهایی داریم. بسیاری از بیماری های رایج با افزایش سن بدتر می شوند
و تصور کمک به مردم از این روش بسیار هیجان انگیز است».
پروفسور رایک هشدار داد که این روش درمانی در مرحله مطالعه قرار دارد و گروه آنها در تکمیل این درمان با چندین مشکل علمی مواجه هستند
که لازم است در مرحله آزمایشگاه بر این موانع غلبه کنند تا بتوان چنین خدمتی را به کلینیک های درمانی انتقال دهند.
او گفت با وجود مشکلات یاد شده، آنها برای اولین بار نشان داده اند امکان جوانسازی سلولی وجود دارد و این یک گام مهم رو به جلو به شمار می رود.
گزارش کامل این مطالعه در مجله eLife منتشر شده است که می توانید آن را در 34 صفحه از سایت ماهنامه پزشکی و دارویی آفتاب سلامت دریافت کنید.
خاستگاه این تکنیک از دهه 1990 سرچشمه می گیرد،
زمانی که محققان در موسسه Roslin در حومه ادینبورگ روشی را برای تبدیل سلول بالغ گرفته شده از یک گوسفند به سلول بنیادی ابداع کردند.
مطالعه یادشده به ایجاد گوسفند شبیه سازی شده دالی منجر شد.
هدف تیم Roslin ایجاد کلون‌هایی از گوسفند و پس از آن انسان نبود، بلکه استفاده از این تکنیک برای ایجاد سلول‌های بنیادی جنینی انسان بود.
آنها امیدوار بودند که بتوانند به بافت های خاصی مانند ماهیچه، غضروف و سلول های عصبی دست یابند تا جایگزین بافت های فرسوده و مشکل ساز بدن شود.
تکنیک ابداعی دالی مربوط به سال 2006 توسط پروفسور Shinya Yamanaka در دانشگاه کیوتو ساده تر شد.
روش جدید که IPS نام دارد شامل افزودن مواد شیمیایی به سلول های بالغ برای حدود 50 روز بود.
این روش منجر به تغییرات ژنتیکی شد که سلول های بالغ را به سلول های بنیادی تبدیل می کند.
در هر دو تکنیک Dolly و IPS، سلول های بنیادی ایجاد شده باید دوباره در سلول ها و بافت های مورد نیاز بیمار رشد کنند.
این امر همچنان کار دشواری باقی مانده است و علیرغم چندین دهه تلاش،
استفاده از سلول های بنیادی برای درمان بیماری ها هنوزهم اقدامی بسیار محدود است.
تیم پروفسور ریک از تکنیک IPS بر روی سلول های پوستی زنی 53 ساله استفاده کردند. اما آنها حمام شیمیایی را از 50 روز به حدود 12 روز تقلیل دادند.
دکتر Diljeet Gill از دست اندرکاران این مطالعه با شگفتی دریافت که سلول های تحت آزمایش به سلول های بنیادی جنینی تبدیل نشده اند،
بلکه به سلول های پوستی جوانی تغییر ماهیت داده اند که که گویی به یک پوست 23 ساله تعلق دارند.
گیل گفت: «آنچه را که می دیدم، باورکردنی نبود سلولها جوان شده بودند، روز بررسی نتایج آزمایشگاهی، تجربه ساعتهای هیجان انگیزی برای من بود!»
پژوهشگران دریافتند شاخص‌های پیری در ژن‌های مرتبط با بیماریها در جریان این روش معکوس می‌شوند و این یافته را «به‌طور‌ویژه‌ای امیدوارکننده» خواند.
مثلا (این روش) روی ژن ای‌پی‌بی‌‌ای۲ مرتبط با بیماری آلزایمر و ژن ام‌ای‌اف که در ایجاد آب مروارید نقش دارد، تاثیرگذار است.
هدف رشته زیست‌شناسی احیاکننده درک تفاوت‌های سلولی و مولکولی بین بافتهای بازسازی‌کننده
و غیربازسازی‌کننده است و از این یافته‌ها در پزشکی برای بازیابی ساختار و عملکرد بافت در بافتهای آسیب‌دیده استفاده می‌کند.
دانشمندانی که در این زمینه کار می‌کنند، سلول‌های بنیادی «القایی» ایجاد کرده‌اند که به طور گسترده
در مدل‌سازی بیماریها، پزشکی احیا کننده و کشف دارو استفاده می‌شوند.
این فرایند عملکرد سلولها را پاک می‌کند (می‌زداید) و به آنها این پتانسیل را می‌دهد که به هر نوع سلولی تبدیل شوند.
این تکنیک را نمی توان پیش از تکمیل پازل های مطالعاتی به کلینیک های درمانی برد زیرا روش IPS خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهد.
اما پروفسور رایک مطمئن است آنها امکان جوان سازی سلول ها را تجربه کرده اند و هدف بعدی تیم یافتن روش جایگزین و ایمن تری است.
این روش جدید، براساس راهکار دانشمندان برنده جایزه نوبل برای ساخت سلول‌های بنیادی با توقف برنامه‌ریزی مجدد بخشی از مسیر فرایند،
بر مشکل پاک شدن کامل هویت سلولی غلبه می‌کند.
(روش اخیر) به پژوهشگران امکان می‌دهد بین برنامه‌ریزی مجدد سلولها تعادل دقیقی بیابند،
آنها را از نظر بیولوژیکی جوانتر کنند و در عین حال بتوانند عملکرد سلولی ویژه آنها را بازیابی کنند.
ریک عنوان کرد: “هدف بلند مدت ما این است که به جای طول عمر، طول سلامتی را افزایش دهیم تا افراد بتوانند به روشی سالم تر پیر شوند.”
پروفسور ریک می گوید برخی از اولین کاربردها می تواند تولید داروهایی برای جوان سازی پوست در افراد مسن باشد
که در قسمت هایی از بدن دچار مصدومیت اعم از بریدگی یا سوختگی شده باشند و این می تواند راهی برای تسریع بهبودی به حساب آید.
گام بعدی این است که این فناوری را روی بافت های دیگر مانند ماهیچه، کبد و سلول های خونی آزمایش کنیم تا معلوم شود
که آنها هم مانند پوست جوان می شوند یا باید روش دیگری را درباره آنها بکار گرفت.
پروفسور Melanie Welham ، که رئیس اجرایی شورای تحقیقات بیوتکنولوژی و علوم زیستی است
و بخشی از بودجه تحقیقاتی را که منجر به پیدایش گوسفند دالی شد، تامین کرده است،
به گزارشگر گفت مزایای بالینی این فناوری ممکن است از لحاظ زمانی چندان دور نباشد.
اگر رویکردهای مشابه یا درمان‌های جدید بتواند سلول‌های ایمنی را جوان کند،
سلولهایی که می‌دانیم با افزایش سن کمتر پاسخگو هستند، در آینده ممکن است پاسخ افراد سالخورده به واکسیناسیون
و همچنین توانایی آنها برای مبارزه با عفونت‌ها افزایش یابد.»
سوال بزرگ این است که آیا تلاش‌های تحقیقاتی در این زمینه می تواند به روشی برای بازسازی کل بدن،
تولید اکسیر جوانی یا قرص‌های ضد پیری منجر شود؟
پروفسور ریک در پاسخ به این پرسشها عنوان می کند چنین دستاوردهایی دور از ذهن نیستند.
“این تکنیک روی موش های اصلاح شده ژنتیکی اعمال شده است و در آنها نشانه هایی از جوانی ظاهر شده است.
مطالعه دیگری نشانه هایی از جوان سازی پانکراس را نشان داد که به دلیل پتانسیل آن برای مقابله با دیابت جالب است.”
در خلاصه گزارش انتشار یافته در مجله eLife چنین آمده:
Ageing is the gradual decline in organismal fitness that occurs over time leading to tissue dysfunction and disease
. At the cellular level, ageing is associated with reduced function, altered gene expression and a perturbed epigenome.
Somatic cell reprogramming, the process of converting somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs),
can reverse these age-associated changes. However,
during iPSC reprogramming, somatic cell identity is lost,
and can be difficult to reacquire as re-differentiated iPSCs often resemble foetal rather than mature adult cells.
Recent work has demonstrated that the epigenome is already rejuvenated by the maturation phase of reprogramming,
which suggests full iPSC reprogramming is not required to reverse ageing of somatic cells.
Here we have developed the first ‘maturation phase transient reprogramming’ (MPTR) method,
where reprogramming factors are expressed until this rejuvenation point followed by withdrawal of their induction.
Using dermal fibroblasts from middle age donors,
we found that cells temporarily lose and then reacquire their fibroblast identity during MPTR,
possibly as a result of epigenetic memory at enhancers and/or persistent expression of some fibroblast genes.
Excitingly, our method substantially rejuvenated multiple cellular attributes including the transcriptome,
which was rejuvenated by around 30 years as measured by a novel transcriptome clock. The epigenome,
including H3K9me3 histone methylation levels and the DNA methylation ageing clock, was rejuvenated to a similar extent.
The magnitude of rejuvenation instigated by MTPR appears substantially greater than that achieved
in previous transient reprogramming protocols.
In addition, MPTR fibroblasts produced youthful levels of collagen proteins,
and showed partial functional rejuvenation of their migration speed. Finally,
our work suggests that more extensive reprogramming does not necessarily result in greater rejuvenation
but instead that optimal time windows exist for rejuvenating the transcriptome and the epigenome.
Overall, we demonstrate that it is possible to separate rejuvenation from complete pluripotency reprogramming,
.which should facilitate the discovery of novel anti-ageing genes and therapies.
