Обнаружены молекулы, способные обратить процесс старения клеток

Эти защитные последовательности ДНК становятся немного короче каждый раз, когда клетка делится, но, вмешиваясь в этот процесс, исследователи надеются однажды отрегулировать процесс старения и вредные последствия для здоровья, которые она может принести. Гарвардская команда предлагает захватывающий путь, открыв набор маленьких молекул, способных восстанавливать длину теломер у мышей.

Теломеры можно рассматривать как пластиковые наконечники на шнурках, которые предотвращают изнашивание ДНК-кода генома и играют важную роль в процессе здорового старения. Но каждый раз, когда клетки делятся, они становятся немного короче. Эта последовательность повторяется снова и снова, пока клетка больше не может делиться и умирает.

Этот процесс связан со старением и болезнями, включая редкое генетическое заболевание дискератоз. Он вызывает преждевременное старение клеток, и именно на этом команда Гарвардского университета сосредоточила свое внимание, надеясь предложить альтернативы нынешнему лечению, которое включает в себя трансплантации костного мозга высокого риска и которое дает ограниченные преимущества.

Один из способов возникновения врожденного дискератоза - генетические мутации, которые разрушают фермент теломеразаы, который является ключом к поддержанию структурной целостности крышек теломер. По этой причине исследователи работали над теломеразой на протяжении десятилетий в надежде найти способы замедлить или даже обратить вспять эффекты старения и таких заболеваний, как врожденный дискератоз.

«Как только человеческая теломераза была идентифицирована, появилось много биотехнологических стартапов», - говорит Сунит Агарвал из Бостонской детской больницы, старший исследователь нового исследования. «Но это не сработало. На рынке нет лекарств, и компании приходят и уходят».

Агарвал изучал биологию теломеразы в течение последнего десятилетия, и еще в 2015 году его команда открыла ген под названием PARN, который играет роль в действии фермента теломеразы. Этот ген обычно обрабатывает и стабилизирует важный компонент теломеразы, называемый TERC, но когда он мутирует, это приводит к меньшему количеству продуцируемого фермента и, в свою очередь, теломеры преждевременно укорачиваются.

Для нового исследования ученые Гарварда изучили более 100 000 известных химических веществ в поисках соединений, которые могли бы сохранить здоровую функцию PARN. Это привело их к небольшой группе, которая могла сделать это путем ингибирования фермента PAPD5, который служит для распада PARN и дестабилизации TERC.

«Мы подумали, что нацелившись на PAPD5, сможем защитить TERC и восстановить надлежащий баланс теломеразы», ??- говорит Неха Нагпал из Гарвардской медицинской школы, первый автор новой статьи.

Эти химические вещества были испытаны в лаборатории на стволовых клетках пациентов с врожденным дискератозом. Эти соединения повысили уровни TERC в стволовых клетках и восстановили теломеры до их нормальной длины. Тем не менее, команда хотела проверить безопасность и посмотреть, может ли лечение точно нацелиться на стволовые клетки, несущие подходящие ингредиенты для образования теломеразы.

В частности, команда хотела выяснить, могут ли препараты, ингибирующие PAPD5, распознавать и реагировать на другой важный компонент теломеразы, молекулу под названием TERT. Для этого в следующем раунде экспериментов команда использовала стволовые клетки крови человека и инициировала мутации в гене PARN, которые вызывают врожденный дискератоз. Затем их имплантировали мышам и лечили. Команда обнаружила, что лечение усилило TERC, восстановило длину теломер в стволовых клетках и не оказало вредного воздействия на грызунов.

«Появляется надежда, что это может стать клиническим лечением», - говорит Нагпал.

Теперь команда продолжит работу, чтобы доказать, что эти небольшие молекулы являются безопасным и эффективным способом применения при врожденном дискератозе, других заболеваниях и, возможно, при старении.

«Мы предполагаем, что это новый класс пероральных лекарств, предназначенных для стволовых клеток всего организма», - говорит Агарвал. «Мы ожидаем, что восстановление теломер в стволовых клетках увеличит способность тканей к регенерации в крови, легких и других органах, пораженных разными заболеваниями».