Αντέστρεψαν την γήρανση σε ποντίκια. Aging Is Reversible—at Least in Human Cells and Live Mice

Georges Lacombe, Les âges de la vie, Ages of the life, 1894. Επαναστατική μέθοδος γυρίζει πίσω τον χρόνο! Changes to gene activity that occur with age can be turned back, a new study shows.

Ίσως στο μέλλον τα γηρατειά δεν είναι μονόδρομος και θα είναι δυνατό να αναστραφούν ή έστω να επιβραδυνθούν. Επιστήμονες στις ΗΠΑ κατάφεραν να γυρίσουν προς τα πίσω τον χρόνο σε ζωντανά πειραματόζωα μέσω της γενετικής τεχνικής του «μερικού συστημικού κυτταρικού αναπρογραμματισμού». Με αυτό τον τρόπο, μείωσαν τα σημάδια της γήρανσης σε ποντίκια και παρέτειναν τη ζωή τους κατά 30% (18 έως 24 εβδομάδες) - κάτι που θα ισοδυναμούσε με δεκαετίες στην περίπτωση των ανθρώπων.

Η μετάλλαξη

Salk Institute researchers discover that partial cellular reprogramming reversed cellular signs of aging such as accumulation of DNA damage. (Left) Progeria mouse fibroblast cells; (right) progeria mouse fibroblast cells rejuvenated by partial reprogramming. Credit: Salk Institute

Τα ζώα είχαν τροποποιηθεί προηγουμένως, έτσι ώστε να φέρουν μια μετάλλαξη που οδηγεί σε πρόωρη γήρανση (ανάλογη με τη σπάνια γενετική πάθηση προγηρία στους ανθρώπους). Ο αναπρογραμματισμός των κυττάρων τους που ακολούθησε, έκανε τα ζώα να ξανανιώσουν.

Αυτό ενισχύει την πεποίθηση αρκετών επιστημόνων ότι εν μέρει -ή κατά κύριο λόγο- η γήρανση καθοδηγείται από ένα εσωτερικό γενετικό «ρολόι» που ωθεί το σώμα σε μια σταδιακή κατάρρευση. Αν καταστεί δυνατό να επιβραδυνθεί ο «χτύπος» αυτού του ρολογιού, τότε θα αυξηθεί το προσδόκιμο ζωής.

Είναι η πρώτη φορά που ο κυτταρικός αναπρογραμματισμός παρατείνει τη διάρκεια της ζωής σε ένα υγιές ζωντανό ζώο. Προηγούμενες προσπάθειες είχαν προκαλέσει ανάπτυξη εκτεταμένου καρκίνου ή τον άμεσο θάνατο των πειραματόζωων. Όμως αυτή τη φορά αποφεύχθηκε τελείως ο καρκίνος και ο πρόωρος θάνατος.

Η αλλαγή

Induction of reprogramming improved muscle regeneration in aged mice. (Left) impaired muscle repair in aged mice; (right) improved muscle regeneration in aged mice subjected to reprogramming. Credit: Salk Institute

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή αναπτυξιακής βιολογίας Χουάν Κάρλος Ιζπιζούα Μπελμόντε του Ινστιτούτου Βιολογικών Επιστημών Salk στην Καλιφόρνια, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο διεθνούς κύρους περιοδικό κυτταρικής βιολογίας «Cell». «Δεν διορθώσαμε την μετάλλαξη που προκάλεσε την πρόωρη γήρανση. Αλλάξαμε τη διαδικασία της γήρανσης, αλλάζοντας χημικά το επιγονιδίωμα, δείχνοντας έτσι ότι η γήρανση είναι μια πλαστική διαδικασία. Η γήρανση δεν είναι ανάγκη να προχωρά μόνο προς μια κατεύθυνση», δήλωσε ο Μπελμόντε.

From left: Ergin Beyret, Mo Li, Aida Platero-Luengo, Pradeep Reddy, Paloma Martinez-Redondo, Eric Vazquez, Tomoaki Hishida, Toshikazu Araoka, Concepcion Rodriguez Esteban, Fumiyuki Hatanaka, Alejandro Ocampo, Juan Carlos Izpisua Belmonte. Credit: Salk Institute

«Δεν πιστεύουμε ότι με την τεχνική μας θα φθάσουμε στην αθανασία. Υπάρχουν πιθανώς όρια που θα αντιμετωπίσουμε, αν επιχειρήσουμε μια πλήρη αναστροφή της γήρανσης. Ο στόχος μας δεν είναι μόνο η επέκταση της διάρκειας ζωής, αλλά κάτι ακόμη πιο σημαντικό, η υγιής ζωή», πρόσθεσε.

Ο πλήρης κυτταρικός αναπρογραμματισμός μετατρέπει τα εξειδικευμένα ενήλικα κύτταρα, όπως του δέρματος, σε αρχέγονα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα. Οι αμερικανοί ερευνητές προχώρησαν σε έναν ευρέος φάσματος (συστημικό) αλλά μόνο μερικό αναπρογραμματισμό. Έτσι, για παράδειγμα, τα δερματικά κύτταρα δεν κατέληξαν σε βλαστικά, παρέμειναν δερματικά μεν, αλλά «φρεσκαρίσθηκαν», καθώς έγιναν πιο νεανικά.

Ο μερικός αναπρογραμματισμός μείωσε τις συσσωρευμένες βλάβες στο DNA πολλών διαφορετικών κυττάρων του σώματος. Με αυτό τον τρόπο, αρκετά όργανα -όπως διαπιστώθηκε στο μικροσκόπιο- εμφάνισαν βελτίωση και αντιστροφή της γήρανσης, όπως το δέρμα, η σπλήνα, τα νεφρά και το στομάχι. Αλλά και το καρδιαγγειακό σύστημα εμφάνισε ενδείξεις αντιγήρανσης και καλύτερης λειτουργίας.

Scientists at the Salk Institute have found that intermittent expression of genes normally associated with an embryonic state can reverse the hallmarks of old age. This approach, which not only prompted human skin cells in a dish to look and behave young again, also resulted in the rejuvenation of mice with a premature aging disease, countering signs of aging and increasing the animals’ lifespan by 30 percent. The early-stage work provides insight both into the cellular drivers of aging and possible therapeutic approaches for improving human health and longevity. Credit: Salk Institute

Οι ερευνητές αναγνώρισαν ότι «προφανώς τα ποντίκια δεν είναι άνθρωποι». Ο Μπελμόντε δήλωσε: «Γνωρίζουμε ότι θα είναι πολύ πιο πολύπλοκο να ξανανιώσουμε έναν άνθρωπο. Όμως η νέα μελέτη δείχνει ότι η γήρανση είναι μια πολύ δυναμική και πλαστική διαδικασία, συνεπώς είναι πιο δεκτική σε θεραπευτικές παρεμβάσεις από ό,τι νομίζαμε προηγουμένως». Όπως είπε, τέτοιες πειραματικές θεραπείες μπορεί να χρειαστούν έως δέκα χρόνια, εωσότου δοκιμασθούν κλινικά σε ηλικιωμένους. Προηγούμενες μελέτες σε ανθρώπους έχουν δείξει ότι ο μεγαλύτερος παράγων κινδύνου για τις συχνότερες χρόνιες παθήσεις (καρδιοπάθειες, καρκίνους, νευροεκφυλιστικές νόσους) είναι απλώς τα γηρατειά. Αν αυτά «θεραπευθούν», τότε και πολλές ασθένειες θα είναι λιγότερο πιθανό να εμφανισθούν.

Υδάτινος κόσμος η Δήμητρα! Ceres: Water ice in eternal polar night

Απρόσμενα ευρήματα στον πλανήτη νάνο του ηλιακού μας συστήματος. Μοιάζει με ένα άγονο τεράστιο διαστημικό βράχο αλλά τελικά η Δήμητρα περιέχει πολύ νερό. A snapshot of Ceres' surface, with overlaid animation showing the locations of "bright spots" that reflect sunlight. Scientists have discovered that one of these bright spots contain water ice. Credit: Nature Video

Οι αστεροειδείς δείχνουν γυμνοί και κατάξεροι. Αλλά παντού στη Δήμητρα, τον νάνο πλανήτη - ή κατ' άλλους τον μεγαλύτερο αστεροειδή του ηλιακού μας συστήματος - υπάρχει άφθονο νερό σε παγωμένη μορφή. Το νερό βρίσκεται τόσο στην επιφάνεια, όσο και λίγο κάτω από αυτήν, πιθανώς σε βάθος μόνο ενός μέτρου, σύμφωνα με δύο νέες επιστημονικές μελέτες.

Η ανακάλυψη

This gif shows the changes in sunlight on the surface of Ceres. Some cratered regions remain in shadow throughout the year. Credit: Nature Video

Μετά τη Σελήνη και τον Ερμή, η Δήμητρα γίνεται το τρίτο πλανητικό σώμα όπου ανακαλύπτονται μόνιμοι επιφανειακοί πάγοι σε μέρη αιώνιου σκοταδιού, εκεί που δεν φθάνει η ηλιακή ακτινοβολία. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τόμας Πλατς του γερμανικού Ινστιτούτου Ερευνών του Ηλιακού Συστήματος Μαξ Πλανκ, εντόπισαν τουλάχιστον δέκα σημεία με πάγο από νερό μέσα σε ανήλιαγους κρατήρες.

Η κινούμενη εικόνα από το διαστημικό σκάφος της NASA Dawn, δείχνει έναν κρατήρα του πλανήτη-νάνου Δήμητρα (Ceres) του οποίου η μεγαλύτερη επιφάνεια βρίσκεται συνεχώς σε σκιά. Αυτοί οι κρατήρες ονομάζονται «ψυχρές παγίδες». Στα μέρη αυτά θα μπορούσε το παγωμένο νερό να διατηρηθεί για πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα. (Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Οι νέες παρατηρήσεις και αναλύσεις των επιστημόνων παρέχουν πλέον άμεσες ενδείξεις πως η Δήμητρα -το μεγαλύτερο σώμα στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία- είναι ένας παγωμένος υδάτινος κόσμος. Οι επιστήμονες ανέκαθαν υποπτεύονταν ότι διαθέτει άφθονο νερό, κάτι που τώρα επιβεβαιώνεται.

Ο χάρτης

The cameras of the Dawn space probe discover water ice in Ceres' polar region. It can survive for aeons in the extreme cold traps, even though there is no atmosphere. View of the North Pole: The colours show the varying height of Ceres' landscape. The numbers refer to ten craters where the Framing Cameras built in Göttingen at the Max Planck Institute for Solar System Research have discovered water ice. Credit: © Nature Astronomy

Ένας νέος σφαιρικός χάρτης του αστεροειδούς, που δημιουργήθηκε χάρη σε ένα όργανο που διαθέτει το σκάφος Dawn της NASA, το οποίο από τον Μάρτιο του 2015 βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Δήμητρα, δείχνει την ύπαρξη και την κατανομή του υδρογόνου. Από αυτό, εξάγονται συμπεράσματα για την παρουσία νερού, καθώς, ως γνωστόν, τα μόριά του αποτελούνται από υδρογόνο και οξυγόνο.

In this video we visit some of the coldest, darkest places in our Solar System: craters in the polar regions of Ceres. Ceres is the largest asteroid in the asteroid belt. New images, taken by NASA’s Dawn spacecraft, reveal water ice trapped in a few of these craters, where the Sun never shines. Ceres is now the third planetary body, after the Moon and Mercury, where water ice has been detected in permanently shadowed areas. By understanding the water ice spotted on Ceres, scientists hope to learn more about water on the Moon and other bodies without an atmosphere - enabling us, one day, to establish a permanent lunar base. Credit: Nature

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τόμας Πρίτιμαν του Ινστιτούτου Πλανητικής Επιστήμης στην Αριζόνα των ΗΠΑ, ανέφεραν ότι το νερό φαίνεται να είναι συγκεντρωμένο κυρίως κοντά στους δύο πόλους, σε ποσοστό που φθάνει το 30%. Στον ισημερινό, όπου το νερό είναι λιγότερο, πάλι δεν βρίσκεται μακριά από την επιφάνεια και ένας αστροναύτης δεν θα χρειαζόταν να σκάψει σε βάθος μεγαλύτερο από ένα μέτρο, για να το βρει σε μορφή πάγου. Η Δήμητρα -με διάμετρο 940 χιλιομέτρων- έχει 100 φορές περισσότερο υδρογόνο από τον δεύτερο μεγαλύτερο αστεροειδή Εστία, άρα και πολύ περισσότερο νερό. Επίσης διαθέτει ένα κρυοηφαίστειο (πάγου) ύψους τεσσάρων χιλιομέτρων.

Οι επιστήμονες δεν αποκλείουν ότι, εκτός από το νερό σε μορφή πάγου, η Δήμητρα -που εμφανίζει ομοιότητες με τους δορυφόρους Εγκέλαδο του Κρόνου και Ευρώπη του Δία- διαθέτει επίσης σε μεγαλύτερο βάθος έναν υγρό ωκεανό με υψηλή περιεκτικότητα σε άλατα. Εάν αυτό όντως ισχύει, τότε η Δήμητρα θα πρέπει να προστεθεί στον κατάλογο των σωμάτων που μπορεί να διαθέτουν συνθήκες φιλικές για (μικροβιακή) ζωή. Οι δύο νέες μελέτες για τη Δήμητρα παρουσιάσθηκαν στο διεθνές συνέδριο της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης στο Σαν Φρανσίσκο και δημοσιεύονται στις επιθεωρήσεις «Nature Astronomy» και «Science».