Находка в стареющих тканях – ученые научились определять «клетки-зомби»
Ученые Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый способ обнаружения состарившихся «клеток-зомби». Они перестают делиться, но продолжают оставаться живыми. Такие клетки называют сенесцентными. Метод получил название RamanOmics и объединяет рамановскую микроскопию с анализом активности генов. Результаты исследования опубликованы 21 сентября в журнале Nature Aging, сообщает gazeta.ru.
Клеточное старение представляет собой сложный биологический процесс. Повреждение ДНК и другие виды стресса могут привести к остановке клеточного цикла: объект больше не размножается, однако не погибает. Он меняет обмен веществ, структуру и активность генов, а также способен выделять сигнальные молекулы, поддерживающие воспаление и изменяющие работу соседних клеток. Именно поэтому накопление сенесцентных клеток связывают с возрастными изменениями тканей и рядом хронических заболеваний. Однако, само старение структур не является исключительно вредным явлением — оно участвует, в частности, в эмбриональном развитии и восстановлении поврежденных тканей.
Ученые смогут находить «клетки-зомби» в стареющих тканях
Одной из главных проблем для ученых остается обнаружение таких клеток непосредственно в тканях. Белки p16 и p21 считаются важными маркерами остановки клеточного цикла, однако традиционные методы их определения требуют разрушения клеточного материала. Кроме того, универсального единственного признака сенесценции пока не существует. Клетки могут переходить в разные сенесцентные состояния в зависимости от типа ткани и причины повреждения.
Читайте по теме: короткий сигнал изменил направление развития клетки в эксперименте
Команда MIT решила дополнить молекулярные данные информацией о химическом составе клеток. Рамановская микроскопия анализирует рассеяние света от вещества и позволяет получить спектральный «отпечаток» содержащихся в клетке молекул без ее разрушения. Исследователи сопоставили такие спектры с пространственными данными об активности генов и создали многокомпонентный «штрих-код», позволяющий отличать сенесцентные клетки от обычных.
Поиск «клеток-зомби» поможет изучать старение тканей
Для проверки метода ученые исследовали кожу и легкие мышей в возрасте 2 и 26 месяцев. В обоих типах тканей у старых животных обнаружилось усиление синтеза и накопления липидов. При этом изменения различались в зависимости от органа. В коже были затронуты процессы, связанные с сокращением мышц, обновлением коллагена и внеклеточного матрикса, а в легких усилилась активность генов, связанных с иммунным ответом и воспалением. Авторы также выявили конкретный липид-ассоциированный спектральный сигнал в области 1131–1135 см⁻¹, связанный с p21-положительными сенесцентными клетками.
Разработка потенциально может изменить подход к изучению старения тканей. Вместо поиска одного белка исследователи получают сразу несколько независимых признаков — химический состав, особенности генетической активности и расположение клетки в ткани. Это особенно важно для будущих исследований лекарств, направленных на сенесцентные клетки. Такие препараты, известные как сенолитики, изучаются как потенциальный способ уменьшить последствия накопления клеток с признаками старения, однако большинство подобных подходов пока остается на стадии исследований и клинической проверки.
Искать «клетки-зомби» все еще сложно – ученые продолжают работу
До практического применения новой технологии еще далеко. Сейчас анализ участка ткани размером около 1 квадратного миллиметра занимает примерно 30 часов. MIT уже работает над ускоренной версией системы, способной искать наиболее информативные спектральные диапазоны без полного продолжительного сканирования.
Следующим этапом станет проверка метода на человеческих тканях. В перспективе исследователи допускают создание диагностических систем, включая эндоскопические устройства, способных обнаруживать признаки клеточного старения непосредственно внутри организма.
Ранее на сайте «Пронедра» писали, что 4D-модели митохондрий помогли предсказывать реакцию клеток на лекарства
