Er zijn ongeveer 200 verschillende soorten cellen in het lichaam, maar ze kunnen allemaal worden herleid tot stamcellen. Voordat ze zich onderscheidden in hart, lever, bloed, immuuncellen en meer, werden ze pluripotent genoemd, wat betekent dat ze alles konden worden.
In 2006 ontdekte Shinya Yamanaka vier genen die, wanneer ze zichzelf moesten uitdrukken, cellen teruggooiden naar hun vooraf gedifferentieerde staat. Voor velen, waaronder de Nobelprijscommissie - die Yamanaka de 2012 Nobel in de geneeskunde heeft toegekend - was dit een indicatie dat we ooit echt in staat zouden kunnen zijn om op een dag het natuurlijke verouderingsproces om te keren. Maar er waren aanzienlijke problemen. Door deze genen in te schakelen, zorgden onderzoekers ervoor dat cellen hun identiteit verloren. Omdat de cellen dan overal in kunnen groeien, doen ze dat, en dat resulteert vaak in kanker, maar kan er ook voor zorgen dat de cellen hun werk niet doen - problematisch als je een hart- of levercel hebt.
Onderzoekers van het Salk Institute in La Jolla, Californië, hebben misschien een oplossing. Ze toonden in een recent artikel in Cell aan dat ze cellen, waaronder menselijke cellen in vitro en muizencellen in vivo, konden aanzetten om zich als jongere cellen te gedragen, waardoor de levensduur van de muizen en de veerkracht van de menselijke cellen werden vergroot. Het onderzoek is een belangrijke stap in de manier waarop we veroudering op cellulair niveau begrijpen en kan mettertijd wijzen op therapieën op basis van hoe en of een reeks genen die het verouderingsproces regelen tot expressie wordt gebracht.
"Vooral het concept hier is de plasticiteit van het verouderingsproces", zegt Juan Carlos Izpisua Belmonte, een professor aan Salk en auteur van de studie. “Stel je voor dat je een manuscript schrijft. Aan het einde van je leven, als je het manuscript aan veel mensen doorgeeft, zullen er veel tekens zijn, veel toevoeging. Wat we hier doen ... is enkele van deze markeringen elimineren. "
Belmonte en zijn lab kwamen met een slimme oplossing voor enkele van de problemen die door de Yamanaka-factoren werden veroorzaakt. Ze wisten dat toen deze genen werden ingeschakeld, de herprogrammering van de cellen stapsgewijs plaatsvond - bepaalde effecten gebeurden op verschillende tijdstippen. Ze redeneerden dat als je de Yamanaka-factoren aan en uit kon zetten, je het proces kon stoppen voordat de cellen helemaal terugliepen naar pluripotentie.
Om dit te laten werken, introduceerden ze enkele genetische veranderingen bij laboratoriummuizen. In deze muizen kunnen die vier genen gemakkelijk worden in- of uitgeschakeld door een verbinding in het water van de muizen. Daarna voerden ze het experiment in cycli uit, met de factoren twee dagen aan en vijf dagen uit.
Ze probeerden het uit met twee soorten muizen: sommige met progeria, een snel verouderende genetische aandoening die hun levensduur tot ongeveer 16 weken verkort; en sommige die van nature tot een jaar verouderen. Tijdens de behandeling hadden de muizen met progeria de neiging om 22 of 23 weken te leven (ongeveer 30 procent langer dan normaal), en de natuurlijke oude muizen vertoonden een grotere weerstand tegen spierletsel, metabole ziekten en andere kenmerken van veroudering.
"We denken echt dat de epigenetische regulatie een van de belangrijkste oorzaken van veroudering is", zegt Alejandro Ocampo, een onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Belmonte en de hoofdauteur van de studie. "Vanwege het feit dat het dynamisch is, heb je ruimte en de mogelijkheid om het niet alleen te vertragen, maar ook terug te brengen naar een jongere staat."
Maar hij voegt eraan toe dat het werk dat ze tot nu toe hebben gedaan meer gaat over het verminderen van de effecten van leeftijd dan het omkeren. Om dit te doen zou het nodig zijn om oude muizen terug te brengen naar een eerdere staat, zegt hij. "Dat experiment is veel gecompliceerder dan we hebben laten zien."
Als dat zou kunnen, zou de uitkomst erg belangrijk kunnen zijn.
“Veroudering is de belangrijkste risicofactor voor de meeste ziekten waaraan we lijden. Als u het verouderingsproces kunt vertragen of omkeren, kunt u een grote impact hebben op die ziekten, ”zegt Ocampo. "Onze focus ligt meer op het uitbreiden van de gezondheidsspanne, dus we willen het aantal jaren dat mensen gezond zijn uitbreiden."
Maar toen de onderzoekers stopten met het geven van de behandeling, verdwenen de effecten snel, wijst Tom Rando, een professor in neurologie aan Stanford, die in 2012 voorstelde dat epigenetische herprogrammering kon worden bereikt door verjonging los te koppelen van de de-differentiatie die leidt tot kanker en andere problemen. Het onderzoek van het Salk Institute is belangrijk, zegt hij, omdat het juist dat idee aanpakt.
"Allereerst ben ik onder de indruk van het onderzoek, vergis je niet", zegt Rando. "Het neemt echt die volgende stap, van het soort fenomenologie dat we waarnamen en de mechanismen die we voorstelden, tot een echte interventie die gericht is op herprogrammering om te zien of je dat kunt doen."
In plaats van hetzelfde werk over te zetten op mensen, probeert het laboratorium van Belmonte de mechanismen te begrijpen waarmee de verjonging werkt. Je kunt geen transgene mensen maken alleen om de behandeling toe te dienen, zoals ze deden bij muizen, dus kijken ze naar manieren om chemicaliën te gebruiken om een aantal van dezelfde dingen te doen die Yamanaka-factoren doen wanneer ze worden geïnduceerd, maar de cyclische toediening die ze in deze studie hebben ontwikkeld.
"Dit is nog maar het begin", zegt Ocampo. "We beginnen net te zien dat we dit kunnen doen, maar het kan natuurlijk op een veel betere manier worden gedaan als we meer weten over het proces."
