Czynniki Yamanki przeprogramowują komórki w fluorypotentne embrionalne komórki macierzyste,
powodują, że komórki resetują swoją tożsamość komórkową (w ten sposób komórki zapominają o swoich funkcjach i narządach, do których były przeznaczone) przy użyciu tylko 4 czynników programowania
(Oct4, Sox2, Klf4 i c-Myc (OSKM)) Wystawienie na działanie czynników przeprogramowujących przez wystarczający czas umożliwia odwrócenie wieku komórki bez wymazywania jej tożsamości.
To jest podstawa częściowego przeprogramowania komórek.
W badaniu opublikowanym w Nature naukowcy podają jego wpływ na neurogenezę, czyli tworzenie nowych neuronów.
Zwiększona produkcja neuroblastów;
Dawno minęły czasy, gdy powszechnym błędnym przekonaniem było, że starsze mózgi nie wytwarzają nowych neuronów.
Od tego czasu naukowcy odkryli, że pewne obszary mózgu, takie jak hipokamp i strefa podkomorowa (SVZ),
zawierają nisze neurogenne, w których nawet w wieku dorosłym powstają nowe neurony.
Jednak proces ten znacznie spowalnia wraz z wiekiem.
W swoich badaniach naukowcy wykorzystali klasyczny koktajl Yamanaka OSKM.
Wielu badaczy zastanawiało się, jak zwiększyć skuteczność przeprogramowania i zmniejszyć ryzyko nowotworów,
guzów związanych głównie z c-Myc, ale w tym badaniu nie miało to miejsca.
Najpierw naukowcy zajęli się przeprogramowaniem całego ciała, tworząc genetycznie zmodyfikowane myszy, które wykazują ekspresję OSKM po leczeniu molekularnym wyzwalaczem:
w tym przypadku doksycykliną.
Dzięki sekwencjonowaniu RNA pojedynczych komórek naukowcy odkryli, że wraz z wiekiem odsetek neuroblastów, bezpośrednich prekursorów neuronów, wśród potomków nerwowych komórek macierzystych (NSC) zmniejsza się, co wskazuje na upośledzoną neurogenezę.
Leczenie odwróciło tę tendencję, przywracając proporcję neuroblastów do młodzieńczego poziomu.
Następnie badacze wykorzystali jeszcze bardziej wyrafinowany model mysi, w którym ekspresja OSKM była przestrzennie ograniczona wyłącznie do SVZ.
Co ciekawe, to ograniczenie pozwoliło im wydłużyć czas ekspresji OSKM do poziomu, który byłby śmiertelny w modelu całego ciała i działał bezpiecznie.
Wpływ na NSC i neuroblasty był jeszcze bardziej imponujący niż w przypadku przeprogramowania całego ciała.
Przeprogramowane wskaźniki neuronów
Aby uniknąć efektów obejmujących całą niszę, badacze przeprowadzili także eksperymenty z NSC hodowanymi in vitro.
Podobnie jak żywy organizm, NSC zebrane od starszych myszy wytwarzały mniejszą proporcję neuroblastów niż te zebrane od młodszych myszy.
Leczenie NSC za pomocą OSKM zwiększyło odsetek neuroblastów w ich potomstwie,
co sugeruje efekt podobny do „przywrócenia stanu normalnego” do regeneracji.
Jednak ostatecznie interesują nas neurony, a nie prekursory neuroblastów.
Czy leczenie spowodowało narodziny większej liczby neuronów? Najwyraźniej tak.
U myszy neuroblasty pochodzące z SVZ migrują do obszaru węchowego, gdzie stają się dojrzałymi neuronami (pokazuje to, jak ważny jest dla tych zwierząt zmysł węchu).
Z wiekiem proces ten ulega dramatycznemu spowolnieniu.
Leczenie OSKM zwiększyło liczbę neuronów powstających w opuszce węchowej, choć nie do poziomu młodzieńczego.
Korzystając z transkrypcji pojedynczych komórek i walidacji barwienia immunologicznego, odkryliśmy, że częściowe przeprogramowanie całego ciała u starszych myszy częściowo odwraca związany z wiekiem defekt w proporcji neuroblastycznej w niszy neurogennej SVZ.
Ten efekt „odmłodzenia” można odtworzyć, kierując do samego SVZ częściowe przeprogramowanie, co wskazuje na zjawisko wewnętrzne.
Co więcej, częściowe przeprogramowanie starych NSC w hodowli komórkowej autonomicznie zwiększa ich różnicowanie w progenitory neuronowe.
Badanie, o którym mowa, ujawnia wpływ częściowego przeprogramowania w starych mózgach poprzez systematyczne testowanie jego wpływu na kilka różnych typów komórek.
Pełne badanie:
