В недавнем исследовании, опубликованном в биоRxiv* сервер препринтов, исследователи проводили эксперименты по изменению возраста, прямой эфир и в пробиркеу прогероидных мышей с использованием генной терапии.
Они использовали Yamanaka, коктейль факторов транскрипции, OCT4 (O), SOX2 (S) и KLF4 (K) (OSK) для своего исследования частичного перепрограммирования, опосредованного генной терапией. Они систематически доставляли мышам векторы аденоассоциированного вируса (AAV), кодирующие индуцируемую доксициклином систему OSK. Кроме того, они наблюдали за кератиноцитами, экспрессирующими OSK, для выявления эпигенетических маркеров обращения старения.
Задний план
Быстрорастущее население мира увеличивает нагрузку на общество. Более того, старение повышает угрозу заражения несколькими смертельными заболеваниями человека. Таким образом, крайне важно определить антивозрастные вмешательства, чтобы обратить вспять или отсрочить процесс старения.
Хотя долголетие, т. е. увеличение «продолжительности жизни», является достижимой целью, золотым стандартом биомаркера которой является время до смерти. Однако это не улучшает качество их жизни или продолжительность жизни.
Наоборот, изменение возраста может восстановить эффекты старения на генетическом уровне и улучшить здоровье и продолжительность жизни. Еще одна проблема, связанная с антивозрастными вмешательствами, — время цикла, которое требует ожидания смерти живого существа. Даже на мышах тестирование антивозрастных вмешательств может занять от шести месяцев до трех лет.
Такахаши и Яманака в 2006 г. показали, что соматические клетки могут вернуться в плюрипотентное состояние, тем самым избавившись от парадигмы однонаправленной дифференцировки. В модели мышей с 4F-прогероидом доксициклин индуцировал частичное перепрограммирование кассеты OSK. Обратный трансактиватор тетрациклина (rtTA) запускал этот процесс и увеличивал продолжительность жизни мышей с 4F-прогероидом. Кроме того, это исследование показало корреляцию между эпигенетическим профилем тканей и улучшенной функцией. Исследователи Хорват и Радж оценили это с помощью часов эпигенетического метилирования.
Об исследовании
В настоящем исследовании исследователи создали двухкомпонентную векторную систему AAV9, содержащую OSK, индуцируемую доксициклином, из которых один вектор нес rtTa, а другой — полицистронную экспрессионную кассету OSK. Они также выбрали капсид AAV9 для максимального распространения векторов в большинстве тканей мыши. Для этих экспериментов команда использовала 124-недельных мышей дикого типа C57BL6/J, что соответствует примерно 77-летнему возрасту человека, которым ретроорбитально (RO) вводили фосфатно-солевой буфер (PBS) или векторные геномы 1E12. vg) каждой системы AAV9. Общая доза для каждого подопытного животного составляла ~6E13 гв/кг. Через день команда индуцировала обе группы мышей доксициклином, чередуя еженедельные циклы включения и выключения, пока животное не выжило.
Клиницисты широко используют индекс слабости (FI) для измерения связанной со старением повышенной восприимчивости к неблагоприятным последствиям для здоровья, где более высокие баллы указывают на возрастные нарушения здоровья или слабое состояние. Исследователи использовали аналогичный индекс для измерения FI у мышей. Паттерны метилирования геномной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или эпигенетический возраст являются известными биомаркерами старения. Они отделяют хронологический возраст от функциональности клеток и тканей, одновременно отражая старение и дефицит здоровья у человека.
Наконец, команда ученых экспрессировала OSK в кератиноцитах HEK001, извлеченных из кожи головы 65-летнего пациента. Они использовали иммуноблотинг для оценки экзогенного OSK в этих кератиноцитах, трансдуцированных лентивирусом.
Результаты исследования
Исследователи наблюдали экстраординарное увеличение средней оставшейся жизни на 109% из-за экспрессии OSK. Соответственно, у контрольных мышей и мышей TRE-OSK продолжительность оставшейся жизни составила 8,86 и 18,5 недель соответственно. Кроме того, исследователи отметили среднюю продолжительность жизни около 133 и 142,5 недель для контрольной группы мышей, получавших доксициклин, и мышей TRE-OSK соответственно. Поскольку не было существенного изменения средней выживаемости мышей, можно предположить, что доксициклин не оказывает ни побочных, ни полезных эффектов.
Кроме того, снижение FI у контрольных мышей, получавших доксициклин, составило 7,5 балла, а у мышей TRE-OSK — шесть баллов, что указывает на то, что увеличение продолжительности жизни свидетельствует о лучшем здоровье. Кроме того, ДНК, выделенная из ткани сердца и печени, указывала на снижение эпигенетического возраста подопытных животных в соответствии с Убер-часами продолжительности жизни (LUC). Что наиболее важно, исследователи не наблюдали образования тератомы в своей циклически индуцированной парадигме OSK.
Хотя старение в настоящее время невозможно предотвратить, его влияние на жизнь и здоровье можно свести к минимуму с помощью вмешательств, направленных на возвращение сетей экспрессии генов к оптимальному функционированию. Результаты исследования показывают, что частичное перепрограммирование может быть потенциальным средством лечения пожилых людей для лечения возрастных заболеваний и может увеличить продолжительность жизни человека».
Ноа Дэвидсон, доктор философии, главный научный сотрудник и соучредитель Rejuvenate Bio
Выводы
В совокупности данные исследования показали, что генная терапия, опосредованная AAV, увеличивала продолжительность жизни мышей, другие параметры здоровья и обращала вспять биомаркеры эпигенетического старения в клетках человека. Авторы выступали за последующие мониторинговые исследования на крупных животных для оценки безопасности и эффективности исследований частичного генетического перепрограммирования. Результаты этих исследований определят, будет ли осуществимым и безопасным терапевтическое омоложение стареющих людей при определенных возрастных заболеваниях, а также увеличение продолжительности жизни и здоровья.
*Важное замечание
bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.
