Активація сплячих ембріональних генів пригнічує передчасне старіння і відновлює клітинні втрати в тканинах і органах.
Всі тканини і органи нашого тіла походять від стовбурових «предків» - стовбурових клітин зародка, які з часом набувають тієї чи іншої спеціалізації. З молекулярно-генетичної точки зору це означає, що в клітці поступово відключаються гени, що відповідають за поділ і за самовідновлення (адже стовбурові клітини вважаються вічно юними), і замість них включаються ті, які потрібні для виконання тих чи інших функцій: скоротних, залізистих тощо.
Довготривалі включення і вимикання генів регулюються хімічними модифікаціями або самою ДНК, або білків-гістонів, які постійно її супроводжують. Молекулярні машини, які займаються зчитуванням генетичної інформації, не можуть працювати там, де є модифікована ДНК або модифіковані білки - гени, які потрапили під модифікацію, виявляються щільно упакованими в хромосомах і недоступними для активної роботи. Такі хімічні мітки називаються епігенетичними.
Однак епігенетичні механізми регуляції працюють в обидва боки, і мовчущі гени можна активувати, якщо зняти з них епігенетичні мітки. І якщо активувати ембріональні гени в зрілій, диференційованій клітці, то вона в буквальному сенсі повернеться в дитинство і стане стовбуровою. Саме так зараз отримують знамениті індуковані плюрипотентні стовбурові клітини: беруть, наприклад, клітини шкіри і перепрограмують їх за допомогою молекулярного коктейлю, в результаті клітини втрачають спеціалізацію, починають активно ділитися і взагалі стають практично невідличними від ембріональних стовбурових клітин. Після такої процедури в них можна знову запустити якусь програму спеціалізації - і в результаті отримати, наприклад, нейрони.
Але, можливо, таким же шляхом можна омолодити старі клітини? Відомо, що з віком у клітинах накопичуються різноманітні ознаки старіння - чи можна від них позбутися, запустивши ті ж ембріональні гени? І чи вийде зробити так, щоб клітина і омолодилася, і залишилася самою собою, не втративши спеціалізації? Такі експерименти проводили, і в 2011 році, наприклад, вдалося омолодити клітини, взяті у людини у віці 101 року. Але то були експерименти саме що з клітинами, а як зробити те ж саме, але з цілим організмом?
У статті, яка щойно вийшла в Cell, йдеться саме про омолодження цілого організму - правда, генетично модифікованого. Дослідники з Інституту Солка використовували мишей, у яких через генетичні дефекти розвивалася прогерія, або хвороба передчасного старіння. Якщо точніше, мишам забезпечували дитячу прогерію, або синдром Хатчінсона-Гілфорда - у дітей з таким захворюванням з'являються всі характерні ознаки дуже старих людей: проблеми з кістками, з серцем, з судинами, помутніння кришталика, атрофія м'язів, витончення шкіри і поява зморшок тощо. Спочатку досліди ставили на мишачих клітинах шкіри - виявилося, що якщо в них заново запустити чотири ембріональні гени (тих самих, які допомагають отримати із зрілих клітин штучні стовбурові), то ознаки старості в клітинах зникнуть, і при тому вони, що важливо, не втратять спеціалізації - тобто залишаться клітинами шкіри.
Наступні досліди ставили вже на самих тварин, яких на додачу до прогерії модифікували ще й так, щоб у них можна було знімати епігенетичні замки, що переважають активність «ембріонально-стовбурових» генів. Після того, як ці гени включили, тварини явно помолодшали: у них починали краще працювати нирки, серце та інші внутрішні органи, і жили такі миші на 30% довше (порівняно з іншими мишами з прогерією).
Також автори роботи показали, що таким способом можна заліковувати пошкодження і відновлювати клітинні тканинні втрати. Коли у звичайних здорових мишей (без передчасного старіння) з підшлункової залози видаляли інсулінсинтезуючі клітини, то після запуску ранніх генів ці клітини з'являлися знову. Аналогічним чином мишачі швидше приходили до тями після ін'єкції отрути кобри.
Чи можна подібним чином відновлювати тканини у людей, сказати складно. По-перше, в даному випадку гени включали у генетично модифікованих тварин, якщо ж говорити про людей, то тут потрібно знайти інший, більш «природний» перемикач епігенетичних програм.
По-друге, при маніпуляціях з ембріональними генами та індукованими стовбуровими клітинами виникає небезпека злоякісного переродження: отримавши ембріональну свободу ділення, клітина цілком здатна забути про все і породити пухлину. У вищеописаних експериментах такого не було: за словами дослідників, пухлин та інших новоутворень не з'являлося через антибіотик доксицикліну, який у невеликих дозах давали піддослідним мишам. Тим не менш, поки що отримані результати говорять про те, що омолодження за допомогою ембріональних генів можливо в принципі; чи вдасться довести цей спосіб до клінічної практики, покаже час.