Mint azt az intézmény közleménye írja , a Harvard Egyetem orvosi karának kutatói sikeresen demonstrálták, hogy lehetséges biztonságosan újraprogramozni bonyolult szöveteket, így például a szem idegsejtjeit. Génterápiás eljárásuk révén a kutatók látóideg-sérülés, zöld hályog és a természetes öregedés miatt fellépő látásvesztés esetén is vissza tudták adni kísérleti egerek látását, de az eredmények kapcsán felmerülő terápiás lehetőségek palettája ennél jóval színesebb. "Amennyiben további tanulmányok is igazolják, úgy ezek a felfedezések utat nyithatnak az öregedéssel összefüggő látászavarok kezelésére, de a biológia területén és számos egyéb betegség orvosi terápiájában is felhasználhatóvá válhatnak" - fogalmazott David Sinclair, a Harvard Egyetem genetikus professzora, a Nature című tudományos folyóiratban december 2-án megjelent tanulmány társszerzője.
Ez lehet az öregedés magyarázata
Munkájuk során a kutatók adeno-asszociált vírust (AAV) használtak vektorként, ami leegyszerűsítve azt jelenti, hogy a vírust mint egyfajta közvetítőt használtak arra, hogy a kísérleti egerek retinájába eljuttassanak három olyan gént, amelyek révén visszaállítható a sejtek fiatalsága. A módszer egy viszonylag új tudományos elméleten alapul, amely egy lehetséges magyarázattal szolgál arra vonatkozóan, hogy miért is öregszik a szervezet. Testünk legtöbb sejtje ugyanis ugyanazokat a DNS-molekulákat tartalmazza, ennek ellenére egészen különbözőek lehetnek a funkcióik. Ahhoz, hogy ezt a mértékű diverzitást el lehessen érni, a sejteknek kizárólag a saját identitásuknak, típusuknak megfelelő géneket kell kiolvasniuk. Mindezt az úgynevezett epigenom szabályozza, egy rendszer, amely meghatározott mintázatok alapján ki- és bekapcsolja a géneket anélkül, hogy megváltoztatná azok alapvető DNS-szekvenciáját.
Az elméletből logikusan következik, hogy az epigenom hosszú távú változásai eredményezik, hogy idővel a sejtek egyre gyakrabban rossz géneket olvasnak ki, az emiatt fellépő működési zavarok pedig különféle - korral összefüggő - betegségek kialakulásához vezetnek. Az epigenomban az úgynevezett DNS-metiláció az egyik legfontosabb változás, amely folyamat során metilcsoportok tapadnak a DNS-re. A DNS-metiláció mintázatai már az embrionális fejlődés során kialakulnak, biztosítva a különböző sejttípusok előállítását. Az életkor előrehaladtával aztán a DNS-metiláció fiatalkori mintázatai fokozatosan elvesznek, így a gének, amelyeknek be kellene kapcsolódniuk, kikapcsolódnak a sejtek belsejében, és vica versa. Végeredményben tehát romlik a szervezet sejtszintű működése. A DNS-metiláció változásainak némelyike előre megjósolható: ezeket arra használják a tudósok, hogy meghatározzák egy-egy sejt vagy szövet biológiai életkorát .
Mindazonáltal eddig nem sikerült egyértelműen tisztázni, hogy vajon a DNS-metiláció irányítja-e a sejtekben az életkorhoz kötődő változásokat. A mostani tanulmány szerzői feltételezték, hogy ez így van, magyarán a DNS-metiláció az öregedés fő mozgatórugója. Ebből levezetve pedig arra a következtetésre jutottak, hogy a DNS-metiláció lábnyomainak eltüntetése talán vissza is fordíthatja a sejtek öregedését, visszaállítva azokat egy fiatalabb stádiumba. Korábbi kutatásoknak már sikerült laboratóriumi körülmények között demonstrálni ezt a hatást, élő organizmusokban ugyanakkor mind ez idáig nem tudták ezt megtenni. A Harvard kutatói viszont sikeresen megugrották az akadályt.
Genetikai mesterhármas
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A japán Jamanaka Sinja 2012-ben - a brit John B. Gurdonnal megosztva - orvosi-élettani Nobel-díjat kapott , amiért meghatározta azt a négy transzkripciós faktort (Oct4, Sox2, Klf4 és c-Myc), amelyek törölhetik az epigenetikai markereket a sejteken, visszaállítva a sejteket egy primitív embrionális állapotba, amiből aztán bármilyen más sejtté ki tudnak fejlődni. Későbbi kutatások ugyanakkor feltárták, hogy együttesen e faktoroknak két fontos hátulütője is akad. Egyfelől egérkísérletek során a Jamanaka-faktorok alkalmazása daganatok kialakulásához vezetett, aláásva az eljárás biztonságosságába vetett bizalmat. Másfelől a legprimitívebb sejtfejlődési stádiumba lökték vissza az érintett sejteket, teljesen kitörölve azok identitását.
Juancseng Lu, a Harvard orvosi karának genetikus kutatója, a tanulmány vezető szerzője és munkatársai éppen ezért egy apró módosítást eszközöltek, hogy megkerüljék az említett problémákat. A Jamanaka-gének közül kihagyták a c-Myc gént, és csupán a másik hármat juttatták el a sejtekhez. Végeredményben úgy sikerült visszafordítaniuk a sejtszintű öregedést, hogy mindez nem eredményezett tumornövekedést vagy identitásvesztést a sejteknél. A felfedezés birtokában aztán a központi idegrendszer sejtjeit célozták meg, mivel elsőként a test ezen részére fejt ki számottevő hatást az öregedés. Amint ugyanis megszületünk, a központi idegrendszer regenerációs képessége gyors romlásnak indul.
A kutatók tehát tesztelték, hogy vajon átadható-e az említett gének segítésével a fiatal állatok regenerációs kapacitása idősebb egereknek. Látóideg-sérüléssel küzdő egerek szervezetében AAV segítéségével eljuttatták a hármas génkombinációt a retina ganglionsejtjeihez. A kezelés nyomán kétszer több sejt élte túl a sérülést, újratermelődésük üteme pedig az ötszörösére növekedett. "A projekt kezdetekor számos kollégánk úgy vélekedett, hogy a módszerünk elbukik majd, vagy túl veszélyesnek bizonyul ahhoz, hogy használni lehessen. Eredményeink szerint azonban biztonságos, mi több, potenciálisan megreformálhatja a szem és minden, az öregedés által érintett egyéb szerv gyógyítását" - hangsúlyozta Lu.
Visszafordítható a zöld hályog
A biztató kezdet után a kutatócsapat két újabb kísérletet folytatott le. Először olyan egereknél vetették be a fiatalító génkoktélt, amelyek egy, az emberi zöld hályoghoz - a látásvesztés világszerte egyik vezető kiváltó okához - hasonló állapot miatt vesztették el az éles látásukat, majd olyanoknál, amelyeknél az öregedés természetes következményeként jelentkezett látásromlás. Előbbi kísérletben a génterápia fokozott idegsejt-aktivitást és javuló látásélességet eredményezett. Mi több, mindezt már azt követően tudták elérni a kutatók, hogy kialakult a látásromlás, tehát nem csupán a kórlefolyást lassították vagy állították meg. Hasonlóan jó eredményeket hozott a kezelés idős, 12 hónapos egerek esetében is. A rágcsálók látóidegének génexpressziós mintázatai és elektromos jelei hasonlóvá váltak, mint amit a fiatal egyedeknél lehet kimutatni, ahogy látásélességük is visszaállt korábbi, egészségesebb állapotába.
Ez is érdekelhet
Felfedezéseiket a kutatók további állatkísérletek során tervezik megismételni és igazolni, amennyiben pedig sikerrel járnak, úgy akár már két éven belül klinikai kísérleteket kezdeményezhetnek, hogy teszteljék az eljárás hatékonyságát zöld hályoggal küzdő embereknél. Mindenesetre az eddigi eredményeket biztatónak nevezték. A mostani tanulmányban az egerek teljes testre kiterjedő, egyéves kezelése során nem jelentkeztek negatív mellékhatások. Ami pedig az öregedés titkainak felgöngyölítését illeti, a kezelt sejtek molekuláris változásainak elemzései során a kutatók felfedezték, hogy a DNS-metiláció mintázatai is visszaálltak egy fiatalabb stádiumba. Ez a megfigyelés arra enged következtetni, hogy a DNS-metiláció nem pusztán az öregedés egyfajta jele vagy velejárója, hanem annak aktív szabályozó tényezője.
