Kako telo zaista stari: Univerzitet Rokfeler napravio najsveobuhvatniji atlas starenja ćelija

Sa svakom godinom koja prolazi, postajemo podložniji hroničnim bolestima kao što su kancer, bolesti srca i demencija. Naučnici su se dugo fokusirali na borbu protiv ovih stanja odvojeno. Međutim, nedavno su mnogi počeli da se pitaju da li mogu da uspore samo starenje. Ali, da bi sprečili promene u telu povezane sa starenjem, moraju prvo da razumeju šta ih pokreće, saopštio je Univerzitet Rokfeler.

U studiji objavljenoj u žurnalu Science istraživači sa Univerziteta Rokfeler kreirali su do sada najsveobuhvatniji atlas toga kako starenje utiče na hiljade podtipova ćelija u 21 tkivu sisara. Profilisanjem skoro 7 miliona pojedinačnih ćelija miševa u tri različita uzrasta, tim je identifikovao koje su ćelije najranjivije na starenje i šta uzrokuje njihovo propadanje.

Preporučujemo

- Naš cilj je bio da razumemo ne samo šta se menja sa starenjem, već i zašto. Mapiranjem i ćelijskih i molekularnih promena možemo identifikovati šta pokreće starenje. To otvara vrata intervencijama koje ciljaju na sam proces starenja – rekao je Đanjue Cao, šef Laboratorije za genomiku pojedinačnih ćelija i dinamiku populacija.

Među iznenađujućim saznanjima nove studije bilo je to da su mnoge promene povezane sa starenjem sinhronizovane širom organa, kao i da se skoro polovina svih promena razlikuje između mužjaka i ženki.

Ćelijski popis starenja

Da bi postigao razmeru potrebnu za mapiranje starenja u celom telu, Caov tim, predvođen studentom na doktorskim studijama Ciju Luom, optimizovao je tehniku pod nazivom „single-cell ATAC-seq“. Ova metoda proučava kako je DNK upakovana u svakoj ćeliji kako bi otkrila koji su genomski regioni otvoreni i „čitljivi“, što je jasan pokazatelj stanja i funkcije ćelije. Istraživači su primenili ovu tehniku na milione pojedinačnih ćelija iz 21 različitog organa kod 32 miša u tri uzrasta: jedan mesec (mlada odrasla jedinka), pet meseci (srednje doba) i 21 mesec (starost).

- Neverovatno je to što je ceo ovaj atlas generisao jedan jedini student. Za većinu velikih atlasa poput ovog potrebni su ogromni konzorcijumi sa desetinama laboratorija, ali je naša metoda daleko efikasnija od drugih pristupa – rekao je Cao.

Njegova laboratorija je precizno odredila više od 1.800 podtipova ćelija, uključujući mnoge retke podtipove koji nikada ranije nisu karakterisani. Zatim su pratili kako se brojnost svake ćelije menjala od mladosti, preko srednjeg doba, do starosti kod miševa.

Naučnici su dugo pretpostavljali da starenje uglavnom menja način na koji ćelije rade, a ne koliko ćelija kog tipa imate. Međutim, novi rezultati su pokazali da oko četvrtine svih tipova ćelija pokazuje značajne populacione promene sa godinama. Neki tipovi ćelija mišića i bubrega pokazali su nagli pad sa godinama, dok su se imunske ćelije dramatično umnožile.

- Sistem je daleko dinamičniji nego što smo mislili. Neke od ovih promena počinju iznenađujuće rano. Već do petog meseca starosti, neke populacije ćelija su već počele da opadaju. To nam govori da starenje nije samo nešto što se dešava kasno u životu, već nastavak razvojnih procesa koji su u toku – rekao je Cao.

Jednako iznenađujuća, dodaje, bila je koordinacija ovih promena širom udaljenih organa. Istovetna ćelijska stanja su se pojavljivala i opadala paralelno u različitim tkivima. Ovo sugeriše da postoje signali, poput faktora koji cirkulišu u krvi, koji koordinišu ove promene u celom telu.

Tim je takođe otkrio upadljive razlike među polovima. Oko 40 procenata svih promena povezanih sa starenjem bilo je značajno različito kod mužjaka i ženki. Na primer, ženke su pokazale mnogo širu imunsku aktivaciju tokom starenja.

- Moguće je da bi ovo moglo da objasni veću učestalost autoimunih bolesti kod žena - spekuliše Cao.

Ka terapiji podmlađivanja

Pored praćenja kojim ćelijama se menjao broj s godinama, tim je takođe mapirao kako su se „čitljivi“ delovi DNK menjali u tim tipovima ćelija tokom vremena. Od 1,3 miliona regiona genoma koje su Lu i Cao proučavali, oko 300.000 je pokazalo značajne promene povezane sa starenjem. Hiljadu tih promena viđeno je kod mnogo različitih tipova ćelija, što ponovo ukazuje na zajedničke biološke programe koji pokreću starenje u celom telu. Mnoge zajedničke oblasti bile su povezane sa imunskim sistemom, upalama ili održavanjem matičnih ćelija.

- Ovo osporava ideju da je starenje samo nasumično propadanje genoma. Umesto toga, vidimo specifične regulatorne ključne tačke koje su naročito ranjive, i to su upravo regioni koje treba da proučavamo ako želimo da razumemo šta pokreće proces starenja – rekao je Cao.

Upoređujući svoje podatke sa prethodnim studijama, Caov tim je otkrio da molekuli imunskih signala zvani citokini mogu da izazovu mnoge od istih ćelijskih promena koje se vide kod starenja. Lekovi koji modulišu ove citokine, pretpostavlja Cao, mogli bi da pomognu u usporavanju koordinisanih procesa starenja širom mnogih različitih organa.

- Ovo je zaista polazna tačka. Identifikovali smo ranjive tipove ćelija i molekularne ključne tačke. Sada je pitanje da li možemo da razvijemo intervencije koje ciljaju ove specifične procese starenja. Naša laboratorija već radi na tom sledećem koraku – rekao je Cao.

Kompletan atlas je sada javno dostupan na adresi epiage.net.

(Telegraf Nauka/The Rockefeller University)