MikroRNA z lidských embryonálních kmenových buněk: nový přístup v boji proti buněčnému stárnutí
Vědci publikovali v časopise Cell Metabolism výzkum, který ukazuje, jak mikroRNA (miRNA) z exozomů produkovaných lidskými embryonálními kmenovými buňkami (hESC-Exos) dokáže obnovit funkce buněk a bojovat proti jejich senescenci. Tento objev by mohl vést k novým možnostem léčby stárnutí a s ním spojených onemocnění.
Senescence: klíčový faktor stárnutí
Buněčná senescence je proces, při kterém buňky přestávají dělit a neplní svou funkci. Namísto toho produkují škodlivé látky označované jako SASP (senescence-associated secretory phenotype), které přispívají ke zhoršování funkcí tkání, chronickému zánětu a zvyšují riziko rakoviny.
Existují dvě hlavní strategie boje proti senescenci:
- Senolytika, která senescentní buňky ničí.
- Senomorfika, která mění chování těchto buněk, aniž by je zcela eliminovala.
Senolytika mohou mít vedlejší účinky, protože některé senescentní buňky jsou pro tělo nezbytné, například při hojení ran. Senomorfika jsou proto považována za šetrnější alternativu, ale jejich výzkum je zatím v rané fázi. Jednou z nadějných cest jsou exozomy, malé částice produkované buňkami, které přenášejí důležité informace a látky mezi buňkami.
Účinky exozomů na buněčnou senescenci
V rámci studie vědci testovali exozomy z lidských embryonálních kmenových buněk na senescentních lidských fibroblastech (IMR-90 buňky). Tyto buňky přestávají dělit po 50 cyklech dělení, což je stav označovaný jako replikativní senescence.
Po ošetření exozomy se ukázalo, že:
- Geny spojené se senescencí byly potlačeny.
- Geny podporující dělení a proliferaci buněk byly aktivovány.
- Produkce markerů senescence, jako je SA-β-gal, se výrazně snížila.
Podobné výsledky byly potvrzeny i na úrovni jednotlivých buněk, kde se ukázalo, že ošetřené buňky znovu získaly schopnost dělit se a snížily produkci markerů senescence.
Testování na myších: zlepšení funkcí a prodloužení života
Ve druhé fázi studie byly exozomy testovány na myších. Starším myším (20–30 měsíců) byly injekčně podávány exozomy po dobu deseti měsíců. Výsledky ukázaly:
- Zlepšení fyzických funkcí (lepší výkon v rotarod testech a v Morrisově vodním bludišti).
- Udržení tělesné hmotnosti, zdravé pokožky a původní barvy srsti.
- Snížení markerů senescence a zánětlivých faktorů, jako je TNF-α.
- Snížení poškození DNA, měřené markerem γ-H2AX.
Ošetřené myši byly celkově zdravější a vykazovaly známky omlazení.
Klíčová molekula: miRNA-302b
Vědci se dále zaměřili na jednotlivé složky exozomů a identifikovali mikroRNA-302b jako klíčový prvek, který má významný vliv na senescenci. Tato molekula reguluje gen Cdkn1a, který hraje důležitou roli v procesu stárnutí buněk.
- Buňky IMR-90 ošetřené touto mikroRNA vykazovaly stejné omlazující účinky jako při použití celých exozomů.
- Myši, kterým byly podávány exozomy s miR-302b, dosáhly podobných výsledků jako při léčbě hESC-Exos.
Zlepšení zahrnovalo nižší úrovně zánětu, zvýšenou buněčnou proliferaci a lepší fyzické a kognitivní schopnosti. Navíc se zvýšila střední délka života o 137 dní ve srovnání s kontrolní skupinou.
Budoucí vyhlídky
Výzkum naznačuje, že jak exozomy z embryonálních kmenových buněk, tak miRNA-302b mají potenciál stát se účinnými senomorfiky. I když výsledky na buněčné a myší úrovni vypadají slibně, je třeba dalších studií k ověření jejich bezpečnosti a účinnosti u lidí.
Zároveň je nutné zjistit, který z těchto přístupů bude praktičtější pro masovou výrobu a klinické použití.
Zdroje:
[1] Huang, W. et al. (2022). Cellular senescence: the good, the bad and the unknown. Nature Reviews Nephrology.
[2] Zhang, L. et al. (2022). Cellular senescence: a key therapeutic target in aging and diseases. The Journal of Clinical Investigation.
[3] Bi, Y. et al. (2022). Systemic proteomics and miRNA profile analysis of exosomes derived from human pluripotent stem cells. Stem Cell Research & Therapy.
[4] Subramanyam, D. et al. (2011). Multiple targets of miR-302 and miR-372 promote reprogramming of human fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Nature Biotechnology.