V miših obrnili staranje

Raziskovalci s Harvarda pod vodstvom profesorja genetike Davida Sinclairja so v gensko spremenjenih miših uspeli obrniti proces staranja, s čimer dokazujejo predpostavke, da staranje bistveno povzročajo epigenetske spremembe in izguba informacij, ne pa mutacije in druge nepopravljive poškodbe celic. S ponovnim aktiviranjem določenih genov jim je uspelo v ostarelih slepih miših povrniti vid, obnoviti možgane ter pomladiti mišice in ledvica. To dokazuje, da je staranje obrnljiv proces, trdi Sinclair. O dosežku poročajo v reviji Cell.

Genski zapis celic Sinclair primerja s strojno opremo, na katero je naložena programska oprema. Strojna oprema je tako gensko zaporedje, ki ga v ljudeh predstavlja približno tri milijarde baznih parov (A, C, G, T), ki kodirajo 20.000-25.000 genov. V vsaki somatski celici je celoten zapis DNK, čeprav so celice različne in v specializiranih tkivih opravljajo druge funkcije. Epigenom so vse modifikacije genoma, ki v celici omogočajo, da aktivira ustrezne gene in proizvaja pravilne proteine. Epigenom je ključen pri izražanju genov, s tem pa tudi razvijanju celic v različna tkiva. Če je DNK bolj ali manj nespremenljiv, vse spremembe pa imajo hude posledice, je epigenom spremenljiv. To je programska oprema, ki jo omenja Sinclair.

Uveljavljene teorije staranja omenjajo mutacije v DNK. Szilard in Medawar sta že v 50. letih predpostavila, da tovrstna izguba genske informacije pomeni staranje. Najpogostejša poškodba DNK je prekinitev (double-stranded DNK break), ki se vsaki celici zgodi nekaj desetkrat na dan, a encimi to običajno ujamejo in popravijo. A nekatere novejše raziskave kažejo, da tovrstne poškodbe DNK morda niso ključni razlog staranja. Od 90. let obstaja tudi alternativna teorija, da je staranje posledica izgube epigenetskih informacij. Da so hipotezo lahko preizkusili, so morali najprej kontrolirano starati miši z rušenjem epigenetske strukture. Želeli so hitro ustvariti ostarele miši, ki pa ne bi imele tumorjev, raka in drugih mutacij.

To so storili tako, da so v miših aktivirali endonukleazo, ki je trikrat pogosteje cepila DNK na specifičnem mestu, ki ni povezano z nobenim genom. Popravljalni encimi niso zmogli odpraviti vseh napak v popolnosti. Čeprav se DNK ni cepila na mestu, kjer je pomembna informacija, pa se pri vsaki tovrstni poškodbi lahko zgodi, da se DNK ne zloži več povsem enako v kromatin itd. Spreminja se epigenetski zapis oziroma izgublja se ta informacija. Izkazalo se je, da je ta efekt v resnici povzročil postarane miši. To so preverili z genetskim sekvenciranjem, ki med kontrolno in testirano skupino ni pokazalo sprememb v DNK. Genski zapis je bil enak, a miši s pokvarjenim epigenomom so bile vidno starejše. To ni bil enostaven problem, saj je iskanje načina za tako selektivno okvaro epigenoma trajalo več kot desetletje.

Ključno vprašanje pa je, kako odpraviti nakopičene težave v epigenomu. Uporabili so Yamanakove faktorje, za kar je bila leta 2012 tudi podeljena Nobelova nagrada. Gre za štiri gene, ki so sposobni somatske celice spremeniti v pluripotentne matične celice. Izkazalo se je, da ti faktorji popravljajo tudi epigenetski zapis. Z vbrizganjem v oči, možgane, mišice in ledvice so se vsi ti organi pomladili, ko so Yamanakove faktorje aktivirali. K sreči efekt ni bil premočan, da bi se celice v organih spremenile popolnoma v matične celice, temveč so se pomladile za 50 do 75 odstotkov in takšne tudi ostale.

Rezultat študije pa je uporaben že takoj. Če je običajno staranje res v glavnem posledica spremembe v epigenomu, je to obrnljiv proces. Zdrav življenjski slog, zdrava prehrana, gibanje in dovolj spanja so orodja, ki skrbijo za izboljšanje epigenoma. Seveda pa to ne pomeni, da poškodbe DNK takisto ne povzročajo staranja - radioaktivnost, kajenje, UV in podobno so vse dejavniki, ki uničujejo celice. Raziskava nam bo v daljni prihodnosti morda dala zdravila, ki bodo dejansko obrnila staranje. Že danes pa nam daje že stare resnice, kako živeti zdravo.