Nový přístup k boji proti stárnutí kmenových buněk pomocí mRNA
Výzkumný tým nedávno představil inovativní přístup k využití mRNA s cílem předcházet stárnutí (senescenci) a posílit mezenchymální kmenové buňky (MSC), než jsou transplantovány do pacientů. Tento přístup by mohl být klíčem ke zvýšení efektivity kmenových buněk při léčbě různých onemocnění spojených se stárnutím.
Problém stárnutí kmenových buněk před použitím
Studie se zaměřila na hlavní výzvy spojené s použitím MSC. Tyto buňky mají tendenci stárnout během procesu replikace, což omezuje jejich terapeutickou hodnotu. Oxidační stres byl identifikován jako hlavní příčina tohoto procesu, protože spouští dráhy vedoucí k senescenci a narušuje funkci mitochondrií. To vytváří začarovaný kruh, kdy dysfunkční mitochondrie produkují další oxidační stres, který problém zhoršuje.
Zatímco některé předchozí studie naznačovaly, že senolytika – látky, které redukují senescenci – mohou snížit předčasné stárnutí kmenových buněk, tato metoda neřeší problémy spojené s prostředím pacienta po transplantaci. Výzkumníci proto zvolili přístup zaměřený na ochranu buněk ještě před jejich replikací.
Podpora mitochondrií pomocí mRNA
V této studii tým využil mRNA k podpoře růstu mitochondrií. Konkrétně použili mRNA kódující nukleární respirační faktor 1 (NRF1), což je protein zodpovědný za regulaci mitochondriálních funkcí. Tímto způsobem bylo možné zvýšit množství mitochondrií v MSC až o 50 % během 24 hodin. Tyto buňky byly následně schopny lépe odolávat oxidačnímu stresu a projevům senescence.
NRF1 také podpořil efektivnější energetický metabolismus buněk. Geny spojené s využíváním kyslíku byly výrazně aktivovány, zatímco anaerobní metabolismus (glykolýza) byl potlačen. Buňky si tak zachovaly schopnost produktivního využití kyslíku i při vystavení stresovým faktorům, jako je peroxid vodíku.
Výhody mRNA terapie proti stárnutí
Dalším přínosem NRF1 bylo snížení klíčových markerů senescence v buňkách, které byly vystaveny oxidačnímu stresu nebo stárly v důsledku replikace. Tato metoda vykazovala podobné výsledky jako známé senolytikum ABT263, ale s rozdílem, že NRF1 neodstraňuje senescentní buňky, ale spíše je obnovuje.
I když efekt mRNA začíná mizet po 48 hodinách, vědci věří, že tato časová okna jsou dostatečná pro přípravu buněk na replikaci a implantaci.
Další možnosti využití
Studie rovněž naznačuje úzké propojení mezi senescencí a mitochondriální dysfunkcí. Pokud bude možné potvrdit, že podpora mitochondrií může snižovat senescenci, mohlo by to mít širší využití nejen pro kmenové buňky, ale i pro buňky již přítomné v těle. Tato možnost však vyžaduje další výzkum, zejména na zvířatech, než bude možné přistoupit k testování na lidech.
Zdroje
[1] McHugh, D., & Gil, J. (2018). Senescence and aging: Causes, consequences, and therapeutic avenues. Journal of Cell Biology, 217(1), 65-77.
[2] Weng, Z., et al. (2022). Mesenchymal stem/stromal cell senescence: hallmarks, mechanisms, and combating strategies. Stem Cells Translational Medicine, 11(4), 356-371.
[3] Miwa, S., et al. (2022). Mitochondrial dysfunction in cell senescence and aging. The Journal of Clinical Investigation, 132(13).
[4] Song, N., et al. (2020). Mesenchymal stem cell immunomodulation: mechanisms and therapeutic potential. Trends in Pharmacological Sciences, 41(9), 653-664.
[5] Baudo, G., et al. (2023). Polymer-functionalized mitochondrial transplantation to fibroblasts counteracts a pro-fibrotic phenotype. International Journal of Molecular Sciences, 24(13), 10913.