За първи път в историята изследователи от Китайската академия на науките са успели систематично да обърнат процеса на стареене при примати, използвайки инженерно модифицирани човешки стволови клетки. Обръщането на стареенето е във всички системи на организма – засегнати са 10 органни системи, 61 типа тъкани, включително мозъкът, костите, зъбите, репродуктивната система, чак до клетките и невроните.
Пекинският експеримент със стволови клетки SRC е революционно изследване, при което макаци са били подмладени с до 20 години чрез инжектиране на специално разработени инженерни стволови клетки. Това е първото подобно доказателство за дълбоко клетъчно подмладяване при примати.
Експериментът, продължил 44 седмици, показва нулеви странични ефекти – без тумори, без имунно отхвърляне, без повишена температура, без загуба на тегло.
Какво представлява експериментът?
- SRC (Stem cell-derived Rejuvenation Cells) са нов тип инженерни стволови клетки, създадени в Пекин от екип учени, които комбинират биоинженерство и регенеративна медицина.
- Те са разработени така, че да имат силно изразени свойства за регенерация и подмладяване, като се насочват към увредени или стари тъкани и ги „рестартират“ на клетъчно ниво.
- За разлика от традиционните стволови клетки, SRC са предварително програмирани да активират специфични гени, свързани с младостта и регенерацията.
- Те не просто заместват увредени клетки, а пренастройват клетъчната среда, като стимулират естествени процеси на възстановяване.
Ефекти върху организма като цяло
Терапията със SRC подмлади тъканите средно с 3,3 маймунски години — приблизително 10 човешки години. Около половината от всички тествани тъкани показали това обръщане на възрастта (за сравнение, при обикновените WTC клетки ефектът бил едва при 31%).
Кожа: с 5,6 маймунски години по-млада (~17 човешки години)
Бели дробове: с 4 маймунски години (~12 човешки години)
Мускули: с 3,5–5 маймунски години (~10–15 човешки години)
Мозък – хипокамп (център на паметта): с 2 маймунски години (~6 човешки години)
Невроните в мозъка подмладени с 6–7 маймунски години (~18–21 човешки години)
Яйцеклетките (ооцити) – с 5 маймунски години (~15 човешки години)
Лечението със SRC довело до значително подобрение на когнитивната функция. При стандартния тест за памет Wisconsin General Test Apparatus (WGTA), при който маймуните трябва да запомнят в коя от две кутии има храна, третираните със SRC макаци постигнали точност, близка до тази на младите животни.
Мозъчните изображения разкрили още по-забележителни неща. MRI сканиранията показали:
Обрат на мозъчното свиване: мозъчните зони се свивали по-малко и запазвали по-добра структура, особено в областите, отговорни за паметта и мисленето;
Подобрена мозъчна свързаност: по-добра комуникация между отделните зони и по-добра изолация (миелин) на нервните влакна, което позволява по-бърз и ефективен пренос на сигнали;
Намаляване на измененията, свързани с Алцхаймер: по-малко натрупване на белтъците β-амилоид и тау, които водят до когнитивен упадък.
Микро-CT сканиранията показали:
По-малка загуба на костна маса около зъбите;
По-добро запазване на гъбестата костна тъкан във вътрешността на костите;
Защита срещу остеопороза. Това е особено важно, защото загубата на костна маса е една от основните причини за инвалидност и смърт сред възрастните хора.
Кардиоваскуларната система показала подобрения във всички ключови показатели:
Повече здрави клетки, покриващи вътрешността на кръвоносните съдове в белите дробове и сърцето;
По-малко удебеляване на стените на артериите — основен белег на стареенето и рисков фактор за сърдечносъдови заболявания;
По-малко мастни натрупвания в мускулите и мозъка;
По-ниски нива на оксидативни увреждания в белите дробове;
По-добра метаболитна функция на организма като цяло.
Най-драматичните подобрения били в половата система:
Намаляване на умиращите или „сенесцентни“ клетки в половите органи;
Намалено възпаление и прекомерна имунна активност;
По-добро запазване на стволовите клетки, които произвеждат сперматозоиди и яйцеклетки;
Значително подобрено производство на сперматозоиди при мъжките;
По-здрави яйчници при женските.
Над половината (55,6%) от репродуктивните тъкани станали биологично по-млади след лечение със SRC (срещу едва една трета при стандартните WTC клетки).
Средно половите органи подмладели с около 4 маймунски години — приблизително 12 човешки години.
В яйчниците конкретно, измерванията чрез „часовници на стареенето“ показали:
Общо подмладяване с 4,5 маймунски години (~13–14 човешки);
Яйцеклетките станали около 5 години по-млади;
Поддържащите клетки в яйчниците показали подмладяване от над 6 години.
Изследователите открили, че клетките SRC действат чрез освобождаването на миниатюрни „пратеници“ – екзозоми (малки везикули с размер между 30 и 150 нанометра), които пренасят протеини, борещи се със стареенето, молекули, намаляващи възпалението, съединения, защитаващи ДНК, и млади метаболити като спермин.
Тези екзозоми се оказали истинското тайно оръжие зад целия процес. Те потискат хроничното възпаление, без да отслабват имунната система, защитават генома и поддържат правилната активност на гените, обръщат маркерите на стареене в старите клетки, активират възстановителните механизми на клетките и възстановяват младите модели на експресия на гените.
За да докажат, че именно екзозомите са решаващият фактор, учените провели допълнителен експеримент с мишки. На възрастни 18-месечни мишки (еквивалентни на 56-годишен човек) били прилагани само екзозомите – без самите стволови клетки – в продължение на 12 седмици.
Резултатите били впечатляващи:
Черният дроб подмладен с 3,8 миши месеца;
Белите дробове – с 3 месеца;
Бъбреците – с 2,9 месеца;
Мускулите – с 2,8 месеца.
В лабораторни условия екзозомите подмладили човешки клетки от различни типове – неврони, яйчникови клетки, ендотелни клетки на кръвоносни съдове и чернодробни клетки, като ги накарали да се държат като млади по всички измерими показатели. Това означава, че дори самите клетки може да не са нужни – достатъчно би било да се използват техните „пратеници“ – екзозомите – като терапевтично средство.
И може би най-интересният аспект на изследването е идентифицирането на екзозомите като основният механизъм зад подмладяването. Това откритие е революционно, защото екзозомите могат потенциално да бъдат масово произвеждани в биореактори, изсушавани чрез лиофилизация (freeze-drying) за дългосрочно съхранение и разпространявани като обикновени медикаменти. Ако самите живи клетки не са необходими, а само техните „терапевтични послания“, това би могло да превърне скъпата клетъчна терапия в евтино и достъпно лечение.