Результаты исследований группы KAIST дают представление о сложном механизме клеточного старения и представляют потенциальную терапевтическую стратегию для снижения возрастных заболеваний, связанных с накоплением стареющих клеток.

Моделирование молекулярных взаимодействий выявило фермент, который может быть направлен на то, чтобы обратить вспять естественный процесс старения, называемый клеточным старением. Результаты были подтверждены лабораторными экспериментами на клетках кожи и тканях, эквивалентных коже, и опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Наше исследование открывает двери для нового поколения, которое воспринимает старение как обратимое биологическое явление ».

Профессор Кван-Хюн Чо, кафедра биоинженерии и мозговой инженерии, Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST)

Клетки реагируют на множество факторов, таких как окислительный стресс, повреждение ДНК и укорочение теломер, закрывающих концы хромосом, вступая в стабильный и постоянный выход из клеточного цикла. Этот процесс, называемый клеточным старением, важен, поскольку он предотвращает размножение поврежденных клеток и их превращение в раковые. Но это также естественный процесс, который способствует старению и возрастным заболеваниям. Недавние исследования показали, что старение клеток можно обратить вспять. Но лабораторные подходы, используемые до сих пор, также ухудшают регенерацию тканей или могут вызвать злокачественные трансформации.

Профессор Чо и его коллеги использовали инновационную стратегию для идентификации молекул, которые могут быть нацелены на обращение вспять клеточного старения. Команда объединила информацию из литературы и баз данных о молекулярных процессах, участвующих в клеточном старении. К этому они добавили результаты своих собственных исследований молекулярных процессов, участвующих в пролиферации, покое (неделящаяся клетка, которая может повторно войти в клеточный цикл) и старении фибробластов кожи, типа клеток, хорошо известных для заживления ран. Используя алгоритмы, они разработали модель, имитирующую взаимодействия между этими молекулами. Их анализ позволил им предсказать, какие молекулы могут быть нацелены на обратное старение клеток.

Затем они исследовали одну из молекул, фермент PDK1, в инкубированных стареющих фибробластах кожи и в трехмерных моделях ткани, эквивалентной коже. Они обнаружили, что блокирование PDK1 приводит к ингибированию двух нижестоящих сигнальных молекул, что, в свою очередь, восстанавливает способность клеток возвращаться в клеточный цикл. Примечательно, что клетки сохранили свою способность регенерировать поврежденную кожу, не размножаясь таким образом, чтобы это могло привести к злокачественной трансформации.

Ученые рекомендуют провести следующие исследования органов и организмов, чтобы определить полный эффект ингибирования PDK1. Поскольку ген, кодирующий PDK1, сверхэкспрессируется при некоторых формах рака, ученые ожидают, что его подавление будет иметь как антивозрастное, так и противораковое действие.