Veel ziekten, waaronder kanker, worden in verband gebracht met veroudering en komen steeds vaker voor naarmate de levensverwachting toeneemt. Het bestuderen en begrijpen van deze processen is daarom cruciaal als we met deze aandoeningen willen omgaan en ook gezonder ouder worden willen bevorderen.
Een van de vakgebieden binnen het onderzoek naar veroudering betreft verjonging, dat wil zeggen het herstel van de eigenschappen van jongere cellen in verouderde cellen of weefsels.
Onder leiding van ICREA-onderzoeker Dr. Manuel Serrano zijn wetenschappers van het Cellular Plasticity and Disease-lab bij IRB Barcelona erin geslaagd om sommige muisorganen en -weefsels te verjongen via herprogrammering van cellen. In het bijzonder hebben de wetenschappers significante veranderingen waargenomen in de pancreas, lever, milt en bloed van de dieren.
“Dit werk had tot doel de initiële processen van in vivo herprogrammering en celverjonging te identificeren en de processen vast te stellen die in toekomstige studies kunnen worden gewijzigd, hetzij door medicijnen of op voedingsniveau”, legt Dr. Serrano uit.
De Yamanaka-factoren en celherprogrammering
Alle weefsels in ons lichaam worden gekenmerkt door zeer gespecialiseerde cellen, zoals neuronen of spiercellen, naast vele andere. De identiteit van deze cellen werd als vaststaand en inflexibel beschouwd totdat de Japanse onderzoeker Shinya Yamanaka een manier vond om hun identiteit te veranderen (dat wil zeggen, ze te “herprogrammeren”) door de introductie van hoge niveaus van vier eiwitten, de “Yamanaka-factoren” genoemd (OCT4 , SOX2, KLF4 en MYC), erin. Hoewel deze eiwitten in sommige van onze cellen kunnen worden gevonden, is het de gelijktijdige aanwezigheid van hoge niveaus van alle vier die de celidentiteit kunnen veranderen.
advertentie
Deze verjongingstechniek maakt iets mogelijk dat voorheen ondenkbaar was, namelijk het nemen van cellen die gemakkelijk van een patiënt te verkrijgen zijn (zoals huidcellen) en deze om te zetten in andere die moeilijk of niet te verzamelen zijn, bijvoorbeeld hartcellen of neuronen, die vervolgens kunnen worden gebruikt voor celtherapietoepassingen.
Dankzij deze vooruitgang ontving Dr. Yamanaka in 2012 de Nobelprijs voor de geneeskunde, slechts zes jaar na zijn ontdekking.
Een studie onder leiding van Dr. María Abad en Dr. Serrano in 2013 rapporteerde over succesvolle herprogrammering van cellen in proefdieren, dat wil zeggen, zonder de initiële cellen te extraheren, ze in vitro te herprogrammeren en ze te implanteren. Het is echter belangrijk op te merken dat het veranderen van de identiteit van de cellen in een levend organisme aanzienlijke onevenwichtigheden in weefsels veroorzaakt, die hun functie verliezen en uiteindelijk een type tumor veroorzaken dat een teratoom wordt genoemd, typisch voor de embryonale toestand. Desondanks hebben deze bevindingen de weg vrijgemaakt voor het bestuderen van herprogrammering rechtstreeks bij dieren.
De mijlpaal van orgaanverjonging
Drie jaar later merkte het laboratorium van Dr. Juan Carlos Izpisúa-Belmonte in La Jolla (Californië) op dat wanneer de herprogrammering bij dieren werd gestart en halverwege werd onderbroken, de cellen terugkeerden naar hun oorspronkelijke identiteit, waardoor celonevenwichtigheden en teratomen werden voorkomen.
advertentie
Tot hun verbazing constateerde het team van Dr. Izpisúa-Belmonte dat wanneer dit gedeeltelijke en omkeerbare herprogrammeringsproces over meerdere cycli werd herhaald, dit resulteerde in de cellulaire verjonging van het hele organisme, waardoor de muizen gezonder werden en beter beschermd tegen een verscheidenheid aan ziekten .
Dus in 2016 wekte deze methode van cellulaire verjonging – die nog steeds niet volledig wordt begrepen en de onderzoeksfocus is van tal van laboratoria – enorme belangstelling.
Een volgende stap in het begrijpen van veroudering
In deze laatste studie, gepubliceerd in het tijdschrift Aging Cell, hebben de onderzoekers de effecten onderzocht van een enkele cyclus van Yamanaka-factorstimulatie om de betrokken mechanismen beter te definiëren. Hiertoe hebben ze de veranderingen in metabolisme, genexpressie en cellulaire DNA-status onderzocht die optreden tijdens veroudering en hoe deze veranderingen gedeeltelijk worden teruggedraaid door herprogrammering.
“We wilden de eerste effecten van het verjongingsproces bestuderen en het was een aangename verrassing om zulke duidelijke verbeteringen op moleculair niveau te zien, vooral in de pancreas”, zegt Dr. Dafni Chondronasiou, eerste auteur van het artikel.
Dit werk is uitgevoerd in samenwerking met ongeveer 20 internationale instellingen. Opmerkelijk is de bijdrage van de groepen onder leiding van Dr. María Abad aan het Vall d’Hebron Instituut voor Oncologie in Barcelona, Dr. Mario Fraga aan de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CINN-CSIC), de Universiteit van Oviedo (IUOPA) en het Instituut voor Medisch Onderzoek van Asturië (ISPA); Dr. Guido Kroemer van het Institut Gustave Roussy in Parijs, en Dr. Wolf Reikat van het Babraham Institute in Cambridge (VK), onlangs benoemd tot directeur van het Altos Labs Cambridge Institute.
lees het gehele artikel bij de bron
Samenvatting: Wetenschappers hebben tekenen van verjonging waargenomen in de pancreas, lever, milt en bloed van muizen na het toepassen van één cyclus van celherprogrammering. Om dit te bereiken, hebben de onderzoekers verjonging gekarakteriseerd door moleculaire kenmerken in het DNA, genexpressie en celmetabolisme te bestuderen.
Datum van publicatie: 16 april 2022
Bron: Wetenschap | Al het topnieuws — ScienceDaily