Harvard Medical School scientists report they have successfully restaured vision in mice by turning back the clock on aged eye cells in the retina to recapture Youth geeni function.

työryhmän työ, kuvattu joulukuussa. 2 julkaisussa Nature, edustaa ensimmäistä osoitusta siitä, että voi olla mahdollista turvallisesti uudelleenohjelmoida monimutkaisia kudoksia, kuten silmän hermosoluja, aikaisempaan ikään.

solujen vanhenemiskellon nollaamisen lisäksi tutkijat onnistuivat kääntämään näönmenetyksen päinvastaiseksi eläimillä, joilla on ihmisen glaukoomaa muistuttava tila, joka on johtava sokeuden aiheuttaja ympäri maailmaa.

saavutus on ensimmäinen onnistunut yritys kääntää glaukooman aiheuttama näön menetys, eikä vain pysäyttää sen etenemistä, tiimi sanoi.

jatkotutkimusten avulla toistettuna lähestymistapa voisi tasoittaa tietä hoidoille, joilla edistetään kudosten korjaantumista eri elimissä ja kumotaan ihmisten vanheneminen ja ikään liittyvät sairaudet.

”tutkimuksemme osoittaa, että on mahdollista turvallisesti kääntää monimutkaisten kudosten kuten verkkokalvon ikä ja palauttaa sen nuorekas biologinen toiminta”, sanoi vanhempi kirjoittaja David Sinclair, genetiikan professori Harvard Medical Schoolin Blavatnik-instituutissa, HMS Paul F. Glenn Center for Biology of Aging Research-tutkimuslaitoksen johtaja ja ikääntymisen asiantuntija.

Sinclair ja kollegat varoittavat, että löydökset on toistettava lisätutkimuksissa, myös eri eläinmalleissa, ennen ihmiskokeita. Kuitenkin, he lisäävät, tulokset tarjoavat todisteita käsite ja polku suunnitella hoitoja erilaisia ikään liittyviä ihmisten sairauksia.

”Jos nämä löydökset vahvistetaan lisätutkimuksissa, ne voivat olla mullistavia ikään liittyvien näkösairauksien, kuten glaukooman hoidossa sekä biologian ja lääketieteellisen hoidon aloilla laajemmin sairauksien hoidossa”, Sinclair sanoi.

ryhmä käytti työssään adenoon liittyvää virusta (AAV) välittääkseen hiirten verkkokalvoille kolme nuoruutta palauttavaa geeniä-Oct4, Sox2 ja Klf4-jotka normaalisti kytketään päälle alkionkehityksen aikana. Kolme geeniä yhdessä neljännen kanssa, jota ei käytetty tässä työssä, tunnetaan yhteisesti Yamanaka-tekijöinä.

hoidolla oli useita suotuisia vaikutuksia silmään. Ensinnäkin se edisti hermosolujen uusiutumista näköhermovaurion jälkeen hiirillä, joilla oli vaurioitunut näköhermo. Toiseksi se käänsi näön menetyksen eläimillä, joilla on ihmisen glaukoomaa jäljittelevä tila. Ja kolmanneksi, se kumosi näön menetyksen ikääntyvillä eläimillä ilman glaukoomaa.

ryhmän lähestymistapa perustuu uuteen teoriaan siitä, miksi vanhenemme. Useimmat elimistön solut sisältävät samoja DNA-molekyylejä, mutta niillä on hyvin erilaisia toimintoja. Tämän erikoistumisasteen saavuttamiseksi näiden solujen on luettava vain lajilleen ominaisia geenejä. Tämä säätelytehtävä on epigenomin eli järjestelmän, jossa geenit kytkeytyvät päälle ja pois päältä tietyissä kaavoissa muuttamatta geenin taustalla olevaa perus-DNA-sekvenssiä.

tämän teorian mukaan epigenomin muutokset ajan myötä saavat solut lukemaan vääriä geenejä ja toimintahäiriöitä — mikä aiheuttaa vanhenemissairauksia. Yksi tärkeimmistä epigenomin muutoksista on DNA-metylaatio eli prosessi, jossa metyyliryhmät kiinnittyvät DNA: han. DNA: n metylaatiomallit määritetään alkionkehityksen aikana eri solutyyppien tuottamiseksi. Ajan myötä nuorekkaat DNA-metylaatiomallit häviävät, ja solujen sisällä olevat geenit, jotka pitäisi kytkeä päälle, sammuvat ja päinvastoin, mikä johtaa solujen toiminnan heikkenemiseen. Osa näistä DNA: n metylaatiomuutoksista on ennustettavissa, ja niitä on käytetty solun tai kudoksen biologisen iän määrittämiseen.

vielä on jäänyt epäselväksi, ajaako DNA: n metylaatio ikään liittyviä muutoksia solujen sisällä. Nykyisessä tutkimuksessa tutkijat olettivat, että jos DNA: n metylaatio todellakin hillitsee ikääntymistä, joidenkin sen jalanjälkien poistaminen voisi kääntää solujen iän elävien organismien sisällä ja palauttaa ne aikaisempaan, nuorekkaampaan tilaan.

aikaisempi työ oli saavuttanut tämän taidonnäytteen laboratorioruoissa kasvatetuissa soluissa, mutta ei onnistunut osoittamaan vaikutusta elävissä organismeissa.

uudet tulokset osoittavat, että lähestymistapaa voitaisiin käyttää myös eläimillä.

tärkeän esteen voittaminen

johtava tutkimuksen tekijä, Yuancheng Lu, HMS genetiikan tutkija ja entinen Tohtorikoulutettava Sinclairin laboratoriossa, kehitti geeniterapian, joka voisi turvallisesti kääntää solujen iän elävässä eläimessä.

Lu: n teos perustuu Nobel-palkitun Shinya Yamanakan löytöön, joka tunnisti neljä transkriptiotekijää, Oct4, Sox2, Klf4, C-Myc, jotka voisivat poistaa epigeneettiset merkkiaineet soluista ja palauttaa nämä solut alkeelliseen alkiotilaan, josta ne voivat kehittyä mihin tahansa muunlaiseksi soluksi.

myöhemmissä tutkimuksissa ilmeni kuitenkin kaksi merkittävää takaiskua. Ensinnäkin, kun sitä käytetään aikuisilla hiirillä, neljä Yamanaka-tekijää voivat myös aiheuttaa kasvaimen kasvua, mikä tekee lähestymistavasta vaarallisen. Toiseksi tekijät saattoivat palauttaa solutilan alkeellisimpaan solutilaan, jolloin solun identiteetti pyyhkiytyi kokonaan pois.

Lu ja kollegat kiertivät nämä esteet muuttamalla hieman lähestymistapaa. He pudottivat geenin C-Myc ja toimittivat vain loput kolme Yamanakan geeniä, Oct4, Sox2 ja Klf4. Muutettu lähestymistapa onnistuneesti Käänteinen solujen vanhenemista ruokkimatta kasvaimen kasvua tai menettää identiteettinsä.

näköhermon uudistumiseen sovellettu geeniterapia

nykyisessä tutkimuksessa tutkijat kohdistivat solut keskushermostoon, koska se on ensimmäinen osa kehoa, johon ikääntyminen vaikuttaa. Syntymän jälkeen keskushermoston kyky uusiutua heikkenee nopeasti.

testatakseen, voitaisiinko nuorten eläinten uusiutumiskyky antaa aikuisille hiirille, tutkijat toimittivat muunnetun kolmen geenin yhdistelmän AAV: n kautta näköhermovauriosta kärsivien aikuisten hiirten verkkokalvon gangliosoluihin.

työtä varten Lu ja Sinclair tekivät yhteistyötä Bostonin Lastensairaalan neurologian ja silmätautiopin professorin Zhigang Hein kanssa, joka tutkii näköhermon ja selkäytimen neuro-regeneraatiota.

hoito johti siihen, että jäljellä olevien verkkokalvon hermosolujen määrä kaksinkertaistui vamman jälkeen ja hermojen uusiutuminen viisinkertaistui.

”tämän projektin alussa monet kollegamme sanoivat lähestymistapamme epäonnistuvan tai olevan liian vaarallinen, jotta sitä voitaisiin koskaan käyttää”, Lu sanoi. ”Tuloksemme viittaavat siihen, että tämä menetelmä on turvallinen ja saattaa mullistaa silmän ja monien muiden ikääntymiseen vaikuttavien elinten hoidon.”

glaukooman ja ikään liittyvän näönmenetyksen kääntyminen

näköhermovaurioista kärsivillä hiirillä tehtyjen rohkaisevien havaintojen jälkeen ryhmä teki yhteistyötä Massachusettsin yliopiston Schepens Eye Research Institute of Massachusetts Eye and Ear Bruce Ksanderin, HMS oftalmologian apulaisprofessorin, ja Meredith Gregory-Ksanderin, HMS oftalmologian apulaisprofessorin kanssa. He suunnittelivat Kahdet kokeet.: yksi testata, onko kolmen geenin cocktail voisi palauttaa näön menetys johtuu glaukooma ja toinen nähdä, onko lähestymistapa voisi kääntää näön menetys johtuvat normaali ikääntyminen.

hiirimallissa glaukooma lisäsi hermosolujen sähköistä toimintaa ja lisäsi merkittävästi näöntarkkuutta, mitattuna eläinten kyvyllä nähdä liikkuvia pystyviivoja näytöllä. On hämmästyttävää, että se teki niin sen jälkeen, kun glaukooman aiheuttama näön menetys oli jo tapahtunut.

”tutkijat ovat harvoin osoittaneet näön palautumista vamman jälkeen”, Ksander sanoi. ”Tämä uusi lähestymistapa, joka onnistuneesti kumoaa useita syitä näön heikkenemiseen hiirillä ilman tarvetta verkkokalvosiirteen, edustaa uutta hoitomuotoa regeneratiivisessa lääketieteessä.”

hoito tehosi yhtä hyvin iäkkäillä, 12 kuukauden ikäisillä hiirillä, joiden näkö heikkeni normaalin ikääntymisen vuoksi. Iäkkäiden hiirten hoidon jälkeen näköhermosolujen geeniekspressiokuviot ja sähköiset signaalit olivat samanlaisia kuin nuorilla hiirillä, ja näkö palautui. Kun tutkijat analysoivat käsiteltyjen solujen molekyylimuutoksia, he löysivät DNA: n metylaation käänteisiä kuvioita — havainto viittaa siihen, että DNA: n metylaatio ei ole pelkkä merkkiaine tai sivustakatsoja vanhenemisprosessissa, vaan aktiivinen aine, joka ohjaa sitä.

”Tämä kertoo, että kello ei edusta vain aikaa — se on aikaa”, Sinclair sanoi. ”Jos kellon viisareita tuulettaa taaksepäin, aika menee myös taaksepäin.”

tutkijat sanoivat, että jos heidän löydöksensä vahvistetaan eläinkokeissa, he voisivat aloittaa kliiniset tutkimukset kahden vuoden kuluessa testatakseen menetelmän tehoa glaukoomaa sairastavilla. Toistaiseksi havainnot ovat rohkaisevia, tutkijat sanoivat. Nykyisessä tutkimuksessa hiirten vuoden mittaisella kokovartalohoidolla kolmigeenin lähestymistavalla ei havaittu negatiivisia sivuvaikutuksia.

liittyvä

rotan aivokuvaus.

näkökyvyn ja liikkeen linkittäminen

tutkijat ovat avainasemassa löydettäessä, mikä voi auttaa itseajavia autoja”katso”

käsitteellinen kuvaus magneettikuvauksista.

Making sense of how the blind ’see’ color

tutkimus viittaa siihen, että sokeat ja näkövammaiset kokevat visuaaliset ilmiöt eri tavalla, mutta jakavat yhteisen käsityksen niistä

muita paperin kirjoittajia ovat Benedikt Brommer, Xiao Tian, Anitha Krishnan, Margarita Meer, Chen Wang, Daniel Vera, Qiurui Zeng, doudou yu, Michael bonkowski, jae-hyun yang, Songlin Zhou, Emma Hoffmann, Margarete Karg, Michael Schultz, Alice Kane, Noah davidsohn, Ekaterina korobkina, Karolina Chwalek, Luis rajman, George Church, Konrad hochedlinger, Vadim Gladyshev, Steve Horvath ja Morgan Levine.

tätä työtä tukivat osittain Harvard Medical Schoolin Epigenetiikan Siemenapuraha ja Kehitysapuraha, Glenn Foundation for Medical Research, Edward Schulak, National Institutes of Health (Apurahat R01AG019719,R37AG028730, R01EY026939, R01EY021526, R01AG067782, R01GM065204, R01AG065403, r01ey025794, r24ey028767 ja R21ey030276) sekä St. Vincent De Paulin säätiö.

Kategoriat: Articles

0 kommenttia

Vastaa

Avatar placeholder

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *