Nový výzkum publikovaný v časopise *Nature Aging* popisuje, jak mitochondriální stres hraje klíčovou roli v účinnosti senolytik. Tato zjištění přispívají k porozumění mechanismům, kterými senolytické látky fungují.
Hledání cílené účinnosti senolytik
Výzkumníci ve své studii na začátku shrnuli problematiku senescentních buněk a senolytik vyvinutých k jejich eliminaci. Upozornili, že dosud bylo vynaloženo málo úsilí na určení, která senolytika jsou nejúčinnější proti senescentním buňkám při současném minimálním dopadu na buňky nese nesescentní. K tomuto účelu vytvořili index senolytické specificity (Senolytic Specificity Index – SSI), jednoduchou metriku, která porovnává počet odstraněných senescentních buněk s počtem odstraněných nese nesescentních buněk. Testovali 21 různých látek, od známé kombinace dasatinib a quercetin (D+Q) po tři různé sloučeniny ABT, z nichž jedna, ABT263 (Navitoclax), je v oboru považována za účinné senolytikum.
Počáteční experimenty těchto výzkumníků potvrdily tato zjištění. Navitoclax byl nejúčinnější při selektivním odstraňování buněk RPE-1, což jsou lidské epiteliální buňky běžně používané ve výzkumu senescence. V účinnosti jej těsně překonal ARV825 u buněk IMR-90, linie lidských fibroblastů sloužících stejnému účelu. Naopak D+Q a fisetin vykázaly podle metriky SSI ve srovnání s těmito dvěma sloučeninami výrazně horší výsledky. Testování jiných typů senescentních buněk, a to jak replikačně, tak expozicí toxinům, potvrdilo širokou účinnost Navitoclaxu i ARV825.
Přetrvávání senescentních buněk navzdory léčbě
Ačkoli tyto a podobné sloučeniny mají výhody oproti jiným senolytikům, například nevyvolávají apoptotické reakce v nese nesescentních buňkách, nejsou dokonalé. Výzkumníci zaznamenali, že předchozí práce zjistily, že inhibitory BCL-2, jako je Navitoclax, nejsou účinné proti senescentním preadipocytům. Jejich vlastní práce potvrdila neúplnou eliminaci; přibližně čtvrtina léčených senescentních buněk přežila léčbu Navitoclaxem nebo ARV825 i po týdnu.
Následně se výzkumníci zaměřili na to, proč tak silná senolytika selhala proti těmto konkrétním buňkám. Zjistili, že přeživší buňky měly neobvykle vysokou expresi charakteristických SASP faktorů senescentních buněk a silněji bojovaly proti oxidativnímu stresu, snižováním reaktivních forem kyslíku (ROS), které mohly přispět k úmrtí ostatních buněk. Další analýza odhalila, že tyto buňky také lépe odstraňovaly poškozené mitochondrie. Jeden konkrétní gen, *ATP6V0E1*, hraje klíčovou roli v tomto procesu, a jeho umlčení výrazně zvýšilo účinnost Navitoclaxu. Akumulace poškozených mitochondrií je klíčová pro účinnost Navitoclaxu i ARV825; buňky s vyčerpanými mitochondriemi měly výrazně nižší pravděpodobnost úmrtí vlivem těchto senolytik.
Vliv mitochondriálního stresu na fungování senolytik
Výzkumníci poté experimentovali s různými metodami vyvolání mitochondriálního stresu. Nejprve tak učinili přímo umlčením genů, přičemž zjistili, že přímá downregulace funkcí udržujících mitochondrie způsobuje úmrtí senescentních buněk stejným způsobem, jako při léčbě těmito dvěma senolytiky. Přímé narušení replikace mitochondriální DNA také posílilo jejich účinky a, což je důležité, nezpůsobilo úmrtí nese nesescentních buněk.
Výzkumníci dále přepnuli buňky z glykolýzy na oxidativní fosforylaci (OXPHOS) snížením množství glukózy, kterou buňky dostávaly, simulující nízkosacharidovou dietu a způsobující oxidativní stres. Tento postup však měl dopad jak na normální, tak na senescentní buňky. Poté testovali inhibitor GLUT1, BAY-876, aby vynutili tento posun. Zjistilo se, že společná léčba buněk BAY-876 spolu s Navitoclaxem nebo ARV825 zvyšuje účinnost těchto senolytik a zároveň chrání nese nesescentní buňky před úmrtím.
Tato zjištění byla replikována na myších. Starším samcům myší byly injekčně podány melanomové buňky, o nichž je známo, že se lokalizují se senescentními buňkami, které podporují růst tohoto karcinomu. Následně byly krmeny buď Navitoclaxem nebo ARV825 spolu s normální nebo nízkosacharidovou ketogenní dietou. Myši, které dostávaly ketogenní dietu, vykazovaly výrazně silnější reakce na senolytika; dva klíčové SASP faktory, o nichž je známo, že přitahují tento typ rakoviny, byly ve skupinách s nízkým obsahem sacharidů podstatně sníženy ve srovnání s normálními skupinami. Ačkoli některé předchozí práce spojovaly ketogenní diety s buněčnou senescencí, tito výzkumníci to u plic testovaných myší nepozorovali.
Tato zjištění mají svá omezení a představují pro obor výzkumu určitou výzvu. Stejné základní stresy, které připravují senescentní buňky k odstranění senolytiky, ovlivňují také funkci normálních buněk. Ačkoli tyto experimenty ukázaly přínosy při kombinaci stresu se senolytiky, stále není jisté, zda by senolytika měla být kombinována s fyzickými intervencemi, jako jsou nízkosacharidové diety nebo intenzivní cvičení, pro dosažení maximální účinnosti. K určení, zda jsou takové kombinace z dlouhodobého hlediska prospěšné nebo škodlivé, bude zapotřebí další práce na zvířatech a lidech.