Чим більше хромосомної ДНК знаходиться в розпакованому, активному вигляді, тим раніше і швидше клітина починає старіти.
Всі люди старіють по-різному, хтось швидше, хтось повільніше, але, якщо брати в цілому, ознаки старості з'являються у всіх приблизно в одному віці. За одним винятком: у тому випадку, якщо людина хвора на прогерію, старіти вона починає виключно рано. У цієї хвороби є два варіанти, дитячий і дорослий, дитячий називається синдромом Хатчінсона-Гілфорда, дорослий - синдромом Вернера. Діти з прогерією страждають від захворювань, характерних для похилого віку: витончення і зморщеність шкіри, облисіння, серцево-судинні хвороби, порушення жирового обміну, атеросклероз, проблеми з суглобами і т. п. У них різко сповільнюється зростання і розвивається характерний зовнішній вигляд: велика голова, маленьке загострене обличчя, недорозвинена нижня щелепа. У середньому хворі на дитячу форму прогерії живуть не довше 12-13 років.
Люди з дорослим варіантом прогерії живуть довше, однак і у них вікові зміни трапляються набагато раніше звичайного - в 20 років починають сивіти і випадати волосся, до 30 років розвиваються катаракта, остеопороз, та інші захворювання, наприклад, діабет, і зазвичай людина з синдромом Вернера не доживає до 60 років. Відомо, що, принаймні, у разі важкої форми в клітинах відбуваються багато в чому ті ж молекулярні зміни, що і при звичайному старінні, так що, якщо ми знайдемо спосіб гальмувати прогерію, це, можливо, дасть нам інструмент проти старіння взагалі.
Секрети хвороби можна було б зрозуміти, поспостерігавши за стовбуровими клітинами, які отримали від хворих людей. Деякий час тому дослідники з Інституту біологічних досліджень Солка змогли перетворити шкірні клітини дітей з синдромом Хатчінсона-Гілфорда на аналог ембріональних стовбурових клітин, так звані індуковані плюрипотентні стовбурові клітини. Далі з ними можна було ставити досліди, з'ясовуючи, що не так у стовбурових процесах у хворих на прогерію. Але коли те ж саме спробували зробити з клітинами хворих на синдром Вернера, нічого не вийшло - їхні клітини виявилися занадто пошкодженими хворобою, щоб витримати повернення в стовбуровий, недифференційований стан. Тоді Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) разом з колегами з Китайської академії науки і Пекінського університету пішли іншим шляхом - вони змоделювали прогерію в спочатку здорових клітинах.
Відомо, що синдром Вернера супроводжується мутаціями в гені WRN, який задіяний у процесах копіювання та репарації ДНК. І ось, щоб створити модель хвороби, дослідники просто поламали цей ген у стовбурових клітинах з ембріона людини. Ембріональні клітини по ходу розвитку перетворюються на більш спеціалізовані різновиди, які в подальшому можуть дати початок тієї чи іншої тканини - наприклад, в мезенхімальні стовбурові клітини, «родоначальники» жирової тканини, хрящів і кісток. У статті в Science автори пишуть, що, коли стовбурові клітини з непрацюючим геном WRN перетворювалися на мезенхімальні, вони тут же починали різко старіти: в їх ДНК накопичувалося багато пошкоджень, вони переставали ділитися, і, нарешті, у них сильно вкорачувалися теломери. Так називають кінці хромосом, які при копіюванні ДНК захищають гени від пошкоджень, пов'язаних з особливостями роботи білкової копіювальної машини. Довжина теломер зменшується з кожним поділом клітини, і тому їх вважають чимось на зразок молекулярних годин, що відміряють час життя.
Однак у клітин з синдромом Вернера була ще одна особливість, яка найбільше привернула увагу авторів роботи. Відомо, що ДНК у клітинному ядрі знаходиться в комплексі з білками. Деякі з них виконують якісь поточні роботи на тих чи інших генах (наприклад, синтезують РНК), інші ж відіграють структурну роль, підтримуючи в упакованому стані досить великі фрагменти хромосом. Упакована, структурована частина ДНК називається гетерохроматином. І ось виявилося, що у хворих клітин гетерохроматину дуже мало - іншими словами, ДНК при синдромі Вернера приходить у вільний, «розтрепаний» стан.
Те ж саме можна спостерігати і при звичайному старінні: коли стан хромосом порівняли у кількох людей різного віку, то побачили, що чим старша людина, тим гірше у неї упакована ДНК в ядрах. Очевидно, при прогерії той же процес відбувається швидше і починається раніше - можливо, що вже на ранніх стадіях індивідуального розвитку. Чому неупорядкований, неупакований стан хромосом може призводити до таких наслідків? Якщо якийсь ген знаходиться в гетерохроматиновому вигляді, це означає, що він неактивний, вимкнений, знаходиться в сплячому стані. Якщо ж упаковка слабшає, то у нас почнуть включатися гени, які повинні мовчати. Якраз така непотрібна активність може в сукупності призводити до старіння. З іншого боку, відомо, що в гетерохроматиновому, запечатаному вигляді знаходяться мобільні генетичні елементи, які стрибають в ДНК з місця на місце, викликаючи тим самим небажані мутації.
Чи дійсно загальна розпакування і безлад в ДНК тягне за собою всі ті зміни, характерні для старіючих клітин, і чи відбувається так у всіх випадках прогерії, як дитячої, так і дорослої, покажуть подальші експерименти. Але, якщо все і справді так, біологи зможуть зосередитися на упаковці ДНК як потенційної мішені для ліків, які допомогли б затримати старіння - як передчасне, так і звичайне.