جوانی ابدی؟ کوکتل های شیمیایی در معکوس شدن سن سلول موثر هستند

در مطالعه‌ای که اخیراً در ژورنال پیری منتشر شد، محققان ترکیب‌های دارویی شیمیایی را شناسایی کردند که می‌تواند پیری سلولی را معکوس کند.

‌مطالعه: برنامه ریزی مجدد ناشی از شیمیایی برای معکوس کردن پیری سلولی. اعتبار تصویر: AnusornNakdee/Shutterstock.com

زمینه

از دست دادن اطلاعات اپی ژنتیکی مشخصه پیری سلولی در یوکاریوت ها است که منجر به تغییرات در بیان ژن، از دست دادن هویت سلولی، اختلال در عملکرد میتوکندری، التهاب و پیری سلولی می شود که به پیری و بیماری های مرتبط با افزایش سن کمک می کند.

مطالعات گزارش کرده اند که از دست دادن اپی ژنتیک قابل ترمیم است. نویسندگان مطالعه حاضر قبلاً نشان دادند که فاکتورهای رونویسی نابجا، فاکتور رونویسی متصل شونده به Octamer 4 (OCT-4)، ناحیه تعیین کننده جنسیت Y-box 2 (SOX2) و فاکتور 4 کروپل مانند (KLF-4) (که در مجموع به عنوان فاکتورهای OSK شناخته می شود) در بین پستانداران می تواند با بازگرداندن الگوهای جوان متیلاسیون اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA)، پروفایل های ترانسکریپتومیک و عملکرد بافت بدون از دست دادن هویت سلولی، پیری را معکوس کند.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان سنجش‌های سلولی با توان بالا را ابداع کردند که می‌تواند بین سلول‌های جوان، مسن و سالخورده بدن، از جمله ساعت‌های پیری رونوشت‌شناسی و سنجش‌های تقسیم‌بندی کمی نوکلئوسیتوپلاسمی (NCC) تمایز قائل شود تا ترکیباتی را که می‌توانند معکوس کنند. فرآیند پیری بدون تغییرات ژنومی

سیستم NCC برای شناسایی مولکول‌های کوچکی که اثرات پیری و پیری را معکوس می‌کنند، توسعه داده شد. این سیستم به گونه ای طراحی شده بود که کارآمد باشد و امکان تجزیه و تحلیل با توان بالا از سلامت سلولی و الگوهای بیان ژن جوان را فراهم کند.

سیستم گزارشگر NCC از یک اهداکننده 22 ساله به فیبروبلاست‌های انسانی معرفی شد و آزمایش‌هایی برای نظارت بر تغییرات مرتبط با سن در نفوذپذیری هسته‌ای انجام شد.

عبور 40.0 بار منجر به فیبروبلاست‌های پیر و بدون رشد در طول 14 روز، تغییرات مورفولوژیکی معمولی سلول‌های پیر، و افزایش رونوشت‌های تنظیم‌کننده چرخه سلولی p21 (CDKN1A) شد.

فیبروبلاست ها با داکسی سایکلین درمان شدند تا سیستم OSK را فعال کنند، و سنجش NCC تحت آزمایش قرار گرفت تا مشخص شود آیا این سیستم می تواند تأثیر معکوس سن اپی ژنتیکی با تنظیم ژنومی را شناسایی کند.

این روش می تواند عواقب یک معکوس اپی ژنتیکی ناشی از ژنتیکی را با استفاده از انتقال لنتی ویروس و تجزیه و تحلیل هستی شناسی ژن (GO) تشخیص دهد. این تیم فهرستی از ترکیباتی را تهیه کردند که به طور موثر سلول های بدنی انسان و موش را به سلول های بنیادی پرتوان القایی شیمیایی (CiPSCs) تبدیل کردند و آنها را با استفاده از روش NCC ارزیابی کردند.

محققان از VC6TF و C6NYSA به عنوان کوکتل های بازبرنامه ریزی پایه استفاده کردند و آنها را با تقویت کننده ها تکمیل کردند. [sodium butyrate, alpha-ketoglutarate (α-KG), and basic fibroblast growth factor (bFGF)] برای افزایش کارایی iPSC

اثرات تقویت‌کننده‌ها روی VC6TF (کوکتل 1 یا C1، والپروئیک اسید، CHIR-99021، E-616452، ترانیل سیپرومین، و فورسکولین) مورد ارزیابی قرار گرفت و مهارکننده‌های فاکتورهای بازسازی کروماتین برای بررسی موانع و محرک‌های جوان‌سازی ترکیب شدند. ایمونوفلورسانس برای ارزیابی بیان ژن‌های مرتبط با پرتوانی پس از تمام درمان‌های کوکتل انجام شد.

این مطالعه الگوهای بیان ژنتیکی سلول‌های تیمار شده شیمیایی را در مقایسه با سلول‌های منشأ انسان مسن و iPSC موش و انسان ناشی از OSK(MYC) ارزیابی کرد.

تجزیه و تحلیل غنی‌سازی مجموعه ژن (GSEA) برای شناسایی مسیرهای مربوط به تفاوت‌ها و شباهت‌های بین درمان‌های شیمیایی، امضاهای پیری و iPSCهای القا شده با OSK(M) با استفاده از دایره‌المعارف ژن‌ها و ژنوم کیوتو (KEGG)، مسیرهای Reactome، و پایگاه داده های ژنومی HALLMARK

توالی‌یابی اسید ریبونوکلئیک (RNA) (برای تجزیه و تحلیل پروفایل‌های ترانسکریپتومی)، ارتباط امضا، ساعت رونوشت و تجزیه و تحلیل پروفایل iPSC انجام شد.

این تیم مولکول های شرکت کننده در مراحل اولیه تولید CiPSC انسانی، از جمله C1 و C6NYSA (C4، CHIR-99021، Y-27632، E-616452، TTNPB، و ABT-869 را به عنوان کوکتل های پایه برای برنامه ریزی مجدد سلولی مورد بررسی قرار دادند.

نتایج

این تیم شش کوکتل شیمیایی را شناسایی کردند که می‌توانند نمایه رونوشت ژنوم جوانی را بازیابی کنند و سن رونویسی را در کمتر از یک هفته بدون به خطر انداختن هویت سلولی به اندازه بیان بیش از حد OSK بازگردانند.

محققان کشف کردند که بیان OSK در سلول‌ها، مانند فیبروبلاست‌های موش و انسان، ممکن است به طور قابل‌توجهی محیط اپی ژنتیک و الگوهای بیان ژن سلول‌های پیر را ترمیم کند.

از 20 ژنی که با نشانگرهای پیری مرتبط هستند، مانند توسعه، حمل و نقل و اختلال محلی سازی، 11 ژن با فعالیت OSK به سطوح طبیعی بازگردانده شدند.

پیری تغییرات جزئی اما قابل توجهی در سطوح اسید ریبونوکلئیک پیام رسان (mRNA) ژن های چرخه سلولی، از جمله p21 ایجاد کرد. پیری برای ژن‌های کاهش‌یافته در چندین فعالیت مرتبط با چرخه سلولی غنی شد، و 19 ژن از 20 ژن تغییریافته پس از فعالیت OSK به حد طبیعی بازگشتند، که نشان می‌دهد القای OSK تا حد زیادی با تغییرات مرتبط با سن ناشی از پیری مقابله می‌کند.

کوکتل پایه VC6TF در بازیابی کیفیت NCC، یک شاخص حیاتی برای تغییر سن، در میان 80 کوکتل مورد بررسی در آزمایش NCC موفق‌ترین بود.

شش کوکتل از نظر آماری بخش بندی را در سلول های پیر، هم در تجزیه و تحلیل همبستگی و هم در تصویربرداری از سیگنال دهی NCC بهبود بخشیدند. هر شش کوکتل برنامه ریزی مجدد نیز به طور قابل توجهی سن تقویمی تخمینی سلول های پیر NCC را چندین سال کاهش دادند.

کوکتل‌های به‌دست‌آمده از موش‌های C1-3 اثرات ضد پیری پایدار و عمیق‌تری را نشان دادند که بر رونوشت سلولی نسبت به کوکتل‌های مشتق‌شده از انسان (C4-6) تأثیر گذاشت.

خواص ضد پیری کوکتل های شیمیایی، به ویژه آنهایی که از موش ها به دست می آیند، با تنظیم مثبت مسیرهای مربوط به تنفس مانند ترجمه میتوکندری و فسفوریلاسیون اکسیداتیو، و همچنین کاهش هیپوکسی و مسیرهای متعدد مرتبط با التهاب، از جمله اینترفرون، مرتبط بودند. مبدل‌های IFN و Janus kinase/signal و فعال‌کننده‌های سیگنال‌دهی رونویسی (JAK-STAT).

نتیجه

بر اساس یافته‌های مطالعه، ژنتیک و روش‌های شیمیایی می‌توانند با تغییر سن بدون پاک کردن هویت سلولی به جوان‌سازی دست یابند.